近日获悉，美国国家可再生能源实验室（NREL）的科学家利用纳米技术，制成了转换效率可达18.2%的黑硅太阳能电池。这一数字相当具有竞争力，有关技术突破也向降低太阳能使用成本迈进了一大步。相关研究论文发表在近期的《自然·纳米技术》杂志在线版上。
通常情况下，制造太阳能电池需要涂覆额外的抗反射涂层以降低能源流失，但这将显著提高成本。针对这一问题，NREL量身定做了一种纳米结构的表面，可确保太阳能电池能够有效地收集生成的电力。研究人员在硅晶片上制成了银纳米岛，并将其短暂地浸入液体之中，使每平方英寸的硅晶片表面上形成数十亿纳米尺寸的小孔。这些小孔比击中它们的光波还要小，因此太阳光无法识别出表面密度的突然变化，因而能够减少不必要的阳光反射，也能节约相应的成本。同时，科学家还能通过控制纳米结构的载流子复合和表面的化学组成等，实现创纪录的黑硅太阳能电池转化效率。
科研人员通过实验发现，表面积增加中涉及的俄歇复合过程将限制大多数纳米结构太阳能电池中的光子聚集，而这种情况一般发生在电池内含有过多的掺杂物时。因此他们试图通过降低纳米结构内的掺杂物浓度来抑制这一过程的发生，从而构建出转化效率可达18.2%的黑硅太阳能电池。其几乎可对整个太阳能光谱作出理想的响应。
研究人员表示，这项工作无论对于传统太阳能电池还是基于纳米线或纳米微粒的新兴太阳能电池都具有巨大影响，因为其首次证明了借助纳米结构的半导体也能制成性能良好的太阳能电池。下一步他们还将致力将这一成果转化到工业实践之中，并力图使电池的转化效率超过20%，之后再在更轻薄的太阳能电池上进行相关纳米技术的拓展应用。
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