美國(guó)萊斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)一種可簡(jiǎn)化太陽(yáng)電池制造的方法，只要利用頂部電極作為催化劑，就能將純硅變成更具價(jià)值的“黑硅”(black silicon)。

黑硅具有比光波長(zhǎng)更小的納米級(jí)突起或孔隙形成的高度紋理表面，使其得以在一天中的任何時(shí)間有效地收集來(lái)自任何角度的光線(xiàn)。萊斯大學(xué)化學(xué)教授Andrew Barron表示，這項(xiàng)研究主要由萊斯大學(xué)博士后研究員Yen-Tien Lu進(jìn)行，如今已取得了兩項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)?！笆紫?，能夠減少工藝步驟總是一件好事；”Barron解釋說(shuō)，“其次，這是首次以金屬作為催化劑用于幾毫米遠(yuǎn)以外的反應(yīng)?！?/p>

以金屬層作為頂部電極的方法通常適用于太陽(yáng)電池制造的最后步驟。這種被稱(chēng)為“接觸輔助化學(xué)蝕刻”的新方法則可在初期工藝用于設(shè)置金質(zhì)細(xì)線(xiàn)作為電極，而且不必再移除使用過(guò)的催化劑粒子。

研究人員發(fā)現(xiàn)，以化學(xué)浴沉積進(jìn)行蝕刻也發(fā)生在距離設(shè)定的金屬線(xiàn)外。Barron表示，這一距離的存在似乎與硅晶的半導(dǎo)體特性有關(guān)。

“Yen-Tien以金質(zhì)的頂部觸點(diǎn)進(jìn)行反應(yīng)，并加入銀或金作為催化劑，最后取得了不錯(cuò)的結(jié)果?！盉arron解釋?zhuān)昂髞?lái)我說(shuō)：‘現(xiàn)在讓我們來(lái)做一次不加入催化劑的實(shí)驗(yàn)?！蝗婚g，我們就得到了黑硅——但它只能在觸點(diǎn)以外的一定距離處進(jìn)行蝕刻。無(wú)論我們?nèi)绾卧囼?yàn)，都會(huì)出現(xiàn)這樣的距離?！?/p>

電子顯微鏡影像顯示在用于太陽(yáng)電池的芯片表面上快速制作出可吸收光線(xiàn)的精細(xì)突起與孔隙。萊斯大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出在黑硅工藝中兼負(fù)雙重任務(wù)的金電極——作為催化劑加速表面蝕刻。

“這個(gè)結(jié)果告訴我們，電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在金屬觸點(diǎn)，并與硅晶保持一定的距離?！盉aron說(shuō)，“這一距離取決于硅晶的電荷承載性能與導(dǎo)電性。有時(shí)，導(dǎo)電性不足，就無(wú)法承載電荷至更遠(yuǎn)的距離?！?/p>

覆蓋在鈦上面的一層極薄金絲已經(jīng)證明是一種可作為催化劑的有效電極。Barron強(qiáng)調(diào)：“關(guān)鍵在于要蝕刻得夠深才能避免陽(yáng)光的反射，而如果不夠深的話(huà)最后可能導(dǎo)致電池短路。”

“金屬觸點(diǎn)通常最后再放置。”Barron說(shuō)，“目前在工藝方面還有許多懸而未決的問(wèn)題，例如是否要盡早放置觸點(diǎn)，以及在其后的工藝中是否要用它來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)等。”