據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，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》雜志上。

能源危機是當(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，一個標(biāo)準(zhǔn)的800納米厚的薄膜雖然能捕捉到波長較短的藍光，但也會完全錯過波長較長的紅光。因此，為了保持材料低成本的同時提高轉(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”間不斷進行反射，每一次反射都會增加吸收光子的機會。

羅和他的同事用電腦對此進行了模擬，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行這種薄膜太陽能電池原型的制造工作。