美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员已开发出效率为18.2％的黑硅太阳能电池。这些不需要额外的抗反射层（就像典型的太阳能电池一样），这应该有助于大大降低太阳能的成本。
经过特殊设计的纳米结构表面可确保仍然有效地从太阳能电池收集光产生的电能，同时仍具有“黑硅”材料的固有优势。
NREL新闻稿说：“研究人员在硅晶片上制作了银纳米岛，并将其短暂浸入液体中，从而在硅晶片表面的每平方英寸上形成数十亿个纳米级的孔。”“孔和硅壁比击中它们的光的波长要小，因此，光不会识别出表面密度的任何突然变化，因此不会浪费掉能量反射回大气中。研究人员控制了表面的纳米形状和化学成分，以达到这种“黑硅”材料创纪录的太阳能电池效率。
通常，太阳能电池制造商需要在其电池上增加额外的抗反射层，有时甚至不止一层。这大大增加了制造成本。
在先前的研究中，NREL已经表明，其纳米结构反射的光甚至比目前使用的最佳抗反射层少得多。但是，它以前无法实现整体转换效率，而这些“黑硅”太阳能电池可能会挑战其他太阳能电池。
为了达到这些效率，研究人员首先需要解决为什么在具有纳米结构的太阳能电池上增加表面积会大大减少电流聚集的原因。
他们的实验表明，高表面积，尤其是称为俄歇复合的过程，限制了大多数纳米结构太阳能电池上光子的收集。他们得出结论，这种俄歇重组是由于太多的掺杂杂质无法通过纳米结构表面进入电池而引起的。
“这种科学的理解使他们能够通过较轻和较浅的掺杂来抑制俄歇复合。将这种较轻的掺杂与略微光滑的纳米形状相结合，他们可以制造出效率为18.2％的黑色太阳能电池，但几乎对整个太阳能光谱都具有理想的响应。”
Branz添加了：“下一个挑战是将这些结果转化为通用的工业实践，然后使效率超过20％。之后，我希望看到在更薄的电池上使用这种纳米结构技术，以使用更少的半导体材料。”
该研究刚刚发表在自然纳米技术的网站上。
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