矽奈米線讓太陽電池更有競爭力
- 上線日期：2008/8/16 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
香港科學家成功製作出一種光吸收率更高的矽奈米線(SiNWs)陣列光電化學(photoelectrochemical)太陽電池，這代表用更低的成本就能得到更高的光電轉換效率，也使典型的矽基光伏材料或其他固態太陽電池在價格上更具競爭力。由於這種奈米線陣列的製備方式很容易將規模擴大，以滿足大面積的應用。
相較於其他低成本的半導體材料如二氧化鈦奈米微晶體，香港城市大學的李述湯(Shuit-Tong Lee)等人所製作的電池在整個太陽光頻譜範圍(300-1000 nm)都有優異的抗反射性，以及傑出的表面缺陷誘發(defec-induced)導電性。此外，矽奈米線具有很大的表面積-體積比(surface-volume ratio)，因此有更大的面積來吸收光，也有很大的界面供激子分離成電子與電洞，並提供良好的導電路徑來傳輸電荷。這些特性都能提高光轉換效率，進而降低太陽電池的成本。
香港小組以氫氟酸-硝酸銀溶液或含有氧化劑的氫氟酸溶液(以銀或其他金屬為觸媒)來蝕刻Si(100)的晶圓，不僅能快速製備出晶圓規模的矽奈米線，而且這種矽奈米線不需任何摻雜就具有良良好的導電性。由於這些是半導體業界常用的方法，因此能將生產成比控制在合理的範圍。
李述湯表示，利用金屬催化蝕刻矽晶圓有許多優點，如它能以低成本蝕刻出大面積且排列方向一致的矽奈米線陣列，而且矽奈米線的導電率可由矽晶圓來決定。相較下，利用化學氣相沉積法製作的矽奈米線，不只成本昂貴、產量小，且需要摻入摻質才能提升導電率。
研究團隊目前計畫研究表面改質(如表面鈍化)，對效應電化學太陽電池效能的影響。他們希望設計出更好的電池結構，並進一步將它最佳化以提升光轉換效率，同時也期待儘快與業界合作，將此技術轉化成實際的產品。詳見Applied Physics Letters 92, 163103 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/35280
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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