中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：美國(guó)萊斯大學(xué)（Rice University）的研究人員們發(fā)現(xiàn)一種可簡(jiǎn)化太陽(yáng)能電池制造的方法，只要利用頂部電極作為催化劑，就能將純硅變成更具價(jià)值的“黑硅”（black silicon）。
黑硅具有比光波長(zhǎng)更小的納米級(jí)突起或孔隙形成的高度紋理表面，使其得以在一天中的任何時(shí)間有效率地收集來自任何角度的光線。萊斯大學(xué)化學(xué)教授Andrew Barron表示，他已經(jīng)和研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間為黑硅的制造進(jìn)行調(diào)整了，如今在工藝技術(shù)進(jìn)展的推動(dòng)下，可望有助于其更進(jìn)一步邁向商用化。
Barron表示，這項(xiàng)研究主要由萊斯大學(xué)博士后研究員Yen-Tien Lu進(jìn)行，如今已取得了兩項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)。“首先，能夠減少工藝步驟總是一件好事，”Barron 解釋說，“其次，這是首次以金屬作為催化劑用于幾毫米遠(yuǎn)以外的反應(yīng)?！?
以金屬層作為頂部電極的方法通常適用于太陽(yáng)能電池制造的最后步驟。這種稱為“接觸輔助化學(xué)蝕刻”的新方法則可在初期工藝用于設(shè)置金質(zhì)細(xì)線作為電極，而且不必再移除使用過的催化劑粒子。
研究人員發(fā)現(xiàn)，以化學(xué)浴沈積進(jìn)行蝕刻也發(fā)生在距離設(shè)定的金屬線外之處。Barron表示，這一距離的存在似乎與硅晶的半導(dǎo)體特性有關(guān)。
“Yen- Tien以金質(zhì)的頂部觸點(diǎn)進(jìn)行反應(yīng)，并加入銀或金作為催化劑，最后取得了不錯(cuò)的結(jié)果”，Barron解釋，“后來我說：‘現(xiàn)在讓我們來做一次不加入催化劑的實(shí)驗(yàn)?！蝗婚g，我們就得到了黑硅——但它只能在觸點(diǎn)以外的一定距離處進(jìn)行蝕刻。無論我們?nèi)绾卧囼?yàn)，都會(huì)出現(xiàn)這樣的距離。”
電子顯微鏡影像顯示在用于太陽(yáng)能電池的芯片表面上快速制作出可吸收光線的精細(xì)突起與孔隙。萊斯大學(xué)研究人員開發(fā)出在黑硅工藝中兼負(fù)雙重任務(wù)的金電極——作為催化劑加速表面蝕刻。
Source：Rice University/Barron Research Group
“這個(gè)結(jié)果告訴我們，電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在金屬觸點(diǎn)，并與硅晶保持一定的距離，”Baron說，“這一距離取決于硅晶的電荷承載性能與導(dǎo)電性。有時(shí)，導(dǎo)電性不足，就無法承載電荷至更遠(yuǎn)的距離?！?
覆蓋在鈦上面的一層極薄金絲已經(jīng)證明是一種可作為催化劑的有效電極。Barron強(qiáng)調(diào)，“關(guān)鍵在于要蝕刻得夠深才能避免陽(yáng)光的反射，而如果不夠深的話最后可能導(dǎo)致電池短路。”
“金屬觸點(diǎn)通常最后再放置，”Barron說，“目前在工藝方面還有許多懸而未決的問題，例如是否要盡早放置觸點(diǎn)？以及在其后的工藝中是否要用它來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)等?！?
