
黑硅太阳能电池
黑硅是一种对光的吸收非常高的硅材料,其对近紫外至近红外波段的光(0.2-1.2nm)具有一致高吸收。20世纪90年代末,美国哈佛大学的E. Mazu:教授在研究飞秒激光与物质相互作用的过程中获得了一种新材料一黑硅(Black Silicon, BS)。
2012年,NREL的J. Oh等制备的黑硅太阳能电池的转化效率18.2%。同年,中国科学院微电子研究所也已在多晶黑硅太阳能电池的研究上取得了重大突破,其生产出的多晶黑硅太阳能电池的转换效率达到了17.88%。
日前,复旦大学光科学与工程系某课题组通过在p型单晶Si(100)上扩散磷制备pn结,利用化学刻蚀方法在n型发射极中形成多孔黑硅,并利用该种黑硅材料制备出高效太阳能电池。采用黑硅材料制备出的电池效率达到18.97%,突破了国际上同类结构电池的最高水平。
由于硅纳米晶带隙高于晶硅,该黑硅电池的开路电压也就高于相应的平面硅电池。而且,发射极的梯度带隙结构还抑制了前表面电子和空穴的复合。由于短波长范围吸收度高,因此短波长处的光伏响应也较好。
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