據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，新加坡科學(xué)家日前發(fā)現(xiàn)，改變薄膜太陽能電池內(nèi)硅的微觀結(jié)構(gòu)，可增強(qiáng)其捕獲光線的能力，顯著提高其光電轉(zhuǎn)化效率。相關(guān)論文發(fā)表在《IEEE電子器件快報(bào)》雜志上。

能源危機(jī)是當(dāng)今世界面臨的一大主要挑戰(zhàn)，高需求和低供給在不斷推高原油及其制成品的價(jià)格。硅基太陽能電池是生產(chǎn)清潔能源和可再生能源最有前途的技術(shù)之一。有數(shù)據(jù)稱，太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤，只需將其中一小部分轉(zhuǎn)化為電能，就能解決目前人類社會對化石能源的依賴。但太陽能電池尤其是薄膜太陽能電池較低的轉(zhuǎn)化效率一直困擾著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和普及。

新加坡A*STAR研究院微電子所的帕特里克·羅和他的同事發(fā)現(xiàn)，采用改變薄膜太陽能電池內(nèi)硅的微觀結(jié)構(gòu)的方式，可顯著提高其轉(zhuǎn)化效率。

研究人員稱，普通的硅薄膜太陽能電池存在著一個(gè)固有的問題：它們無法吸收那些波長比其薄膜厚度更大的光子。例如，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的800納米厚的薄膜雖然能捕捉到波長較短的藍(lán)光，但也會完全錯(cuò)過波長較長的紅光。因此，為了保持材料低成本的同時(shí)提高轉(zhuǎn)化效率，就必須想辦法捕捉到更多的光子，其中也包括那些中等波長的光線。

為達(dá)到這一目的，研究人員在薄膜太陽能電池中硅的表面蝕刻出很多納米尺寸的硅柱。羅解釋說，這些硅納米柱就像森林中的樹木，一旦光線進(jìn)入后就無法輕易“脫身”。當(dāng)光線射入硅柱組成的“森林”后，光線就會在“森林”的底部以及“樹木”間不斷進(jìn)行反射，每一次反射都會增加吸收光子的機(jī)會。

羅和他的同事用電腦對此進(jìn)行了模擬，以確定這種薄膜太陽能電池的性能和其最佳外形。經(jīng)研究他們發(fā)現(xiàn)，每個(gè)納米支柱的上半部分還可通過添加摻雜劑的方式制成電極。目前，羅和他的同事正在通過這一思路進(jìn)行這種薄膜太陽能電池原型的制造工作。