高純度的矽占據了傳(chuan) 統太陽能電池陣列總成本的40%，因此研究人員長久以來一直在尋找可最大化太陽能電池輸出功率，同時降低矽用量的途徑。現在，麻省理工學院(MIT)的研究團隊找到了一種可降低矽厚度的新途徑，可在保持電池高效的基礎上，最高變薄90%，從(cong) 而降低薄膜太陽能電池的製造成本。相關(guan) 研究報告發表在近期出版的《納米快報》雜誌上。

該校機械工程係的研究人員稱，這一途徑的秘密在於(yu) 蝕刻在矽表麵的微型倒金字塔圖案。他們(men) 使用了兩(liang) 束重疊的激光束，以便在沉積於(yu) 矽之上的光刻膠的表麵生成特別的微小刻痕。經過幾個(ge) 中間步驟後，氫氧化鉀可溶解未被光刻膠覆蓋的表麵部分，從(cong) 而在材料表麵產(chan) 生希望獲得的金字塔圖案。這些微小的刻痕，每個(ge) 都不足百萬(wan) 分之一米，卻能夠像厚度為(wei) 自身30倍的固體(ti) 矽表麵一樣有效地捕獲光線。這種可有效提升薄膜太陽能電池效能的新方法有望作用於(yu) 任意的矽基電池。

科學家表示，如果能夠大幅降低太陽能電池中矽的用量，就能顯著降低電池的生產(chan) 成本。但問題是，當電池被打造得很薄時，其吸收陽光的能力將隨之降低。不過，新方法卻能克服這一問題。被研究小組稱為(wei) “倒轉納米金字塔”的表麵刻痕，能大大增加光的吸收量，而表麵麵積隻會(hui) 增加70%，從(cong) 而限製了表麵複合現象的發生。表麵複合是指半導體(ti) 少數載流子在表麵消失的現象。半導體(ti) 表麵具有很強的複合少數載流子的作用，同時也使得半導體(ti) 表麵對外界的因素很敏感，這也是造成半導體(ti) 器件性能受到表麵影響很大的根本原因。

基於(yu) 新方法獲得的10微米厚晶體(ti) 矽能夠達到和30倍厚的傳(chuan) 統矽片近似的光吸收量。這不僅(jin) 能夠減少太陽能電池中昂貴的高純度矽用量，還能減輕電池的重量，並因此節約所需的電池用料，有效降低薄膜太陽能電池的材料成本和安裝成本。此外，新技術所使用的設備和材料也是現有矽芯片處理標準零件，因此無需更新製造設備，從(cong) 而使製造的難度大幅降低，更加便於(yu) 實施和操作。

迄今為(wei) 止，研究團隊隻進行了製造新型太陽能電池的第一步，即基於(yu) 矽片生產(chan) 了具有圖案的表麵，並借助俘獲的光線證實了它的效能提升，下一步則需要增加組件以生產(chan) 真實的光伏電池，並證明它的能效可與(yu) 傳(chuan) 統太陽能電池相媲美。現今最佳的商用矽基太陽能電池的轉化效率為(wei) 24%，而科學家期望新途徑能夠實現約為(wei) 20%的能量轉換效率，但這仍需進一步的實驗進行檢驗。如果一切順利，新係統可在不遠的未來實現商用化，製造出更經濟的薄膜太陽能電池，而超薄的設計也將使其應用範圍更加廣泛。