伯克利國家實(shí)驗(yàn)室能源部的科學(xué)家們正研制半導(dǎo)體奈米柱太陽能電池的可擴(kuò)展技術(shù)，用于生產(chǎn)成本更低的下一代產(chǎn)品。

在太陽能發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用中，使用硅太陽能電池時(shí)，成本高往往是一個(gè)很大的問題。

硅太陽能電池的效率仍是太陽能電池中最高的

然而，硅太陽能電池仍然是太陽能界效率最高的產(chǎn)品之一。伯克利的科學(xué)家們正在 奈米柱技術(shù)中尋求能提高效率、降低成本的材料來替代傳統(tǒng)的硅。

奈米柱，是由密密麻麻的光學(xué)活性半導(dǎo)體納米陣列，可以用比硅少的材料制作。

伯克利實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們已投入的一種方法是操縱奈米柱陣列的幾何形狀，以提高他們的光吸收性能。

這項(xiàng)工作正在由化學(xué)家Ali Javey帶領(lǐng)，他所屬的集團(tuán)將首次展示由他們生產(chǎn)的奈米柱技術(shù)，其中半導(dǎo)體材料硫化鎘可大規(guī)模靈活的模塊化生產(chǎn)。

在這個(gè)工作的最新進(jìn)展是，奈米柱能吸收與傳統(tǒng)薄膜太陽能電池一樣多甚至更多的光線，但其使用的半導(dǎo)體材料更少，而不需要增透膜的生產(chǎn)。

雙直徑結(jié)構(gòu)

該奈米柱的高吸收率是由一種新型的雙直徑結(jié)構(gòu)達(dá)成的。它的特點(diǎn)是直徑60納米厚小觸頭可達(dá)到最小反射率，從而獲得更多的光線。還有一個(gè)130納米厚的大觸頭，也用于最大化光的吸收量。

“這種雙重直徑結(jié)構(gòu)可以吸收99%的可見光，與之相比早期的奈米柱相同長度和直徑的奈米柱只能吸收85%的可見光。”Javey先生解釋道。

這種雙直徑奈米柱增加了光吸收量，同時(shí)只用了不到一半的類似太陽能電池所要求的薄膜材料制成的半導(dǎo)體材料。它們也只需要硅太陽能電池所需材料的百分之一。

新的奈米柱是用2.5毫米厚的氧化鋁做的鋁箔模具。制作過程中，應(yīng)用了兩步陽極氧化工藝，來創(chuàng)建一個(gè)微米深孔排列。黃金粉末被放入孔內(nèi)催化奈米柱。

這一過程使研究人員能夠更好地控制奈米柱陣列的幾何形狀。 據(jù)Javey先生說，這個(gè)制造技術(shù)是非常通用的，可以廣泛地應(yīng)用到許多其他的半導(dǎo)體上。

這項(xiàng)研究部分經(jīng)費(fèi)來自美國國家科學(xué)基金會(huì)的集成納米機(jī)械系統(tǒng)中心，還有部分來自伯克利實(shí)驗(yàn)室LDRD資金。