提升太阳能板转换效率的方法有很多,除了改良制程与结构、更换太阳能材料外,澳洲科学家已透过“戳戳硅材”,研发全新的硅材料 r8-Si,有望提高捕获光效率、降低太阳能成本。
硅是重要的半导体材料,广泛应用于制造各种电子产品,其中硅也是太阳能产业的基石,多用硅来制造太阳能电池。
就以多晶硅太阳能板来说,硅晶圆工厂首先会把半导体晶圆废料等低纯度硅料熔化成液态硅,之后再透过铸造法,放在石英坩埚中铸造固化形成硅棒,最后经过切片、研磨、抛光、清洗即成为硅晶圆;而单晶硅太阳能板则是由高纯度的多晶硅制成,把多晶硅熔融后,再以单晶的硅种和液体硅表面接触,一边旋转一边缓慢的向上拉成硅棒,最终即可制成高纯度单晶硅硅晶圆。
显然在太阳能技术中,从硅料、硅棒、硅晶圆切片到电池厂的太阳能制造都存在考验且环环相扣,而现在澳洲国立大学(ANU)已为太阳能产业打造全新的硅材 r8-Si。ANU 电子材料工程教授 Jodie Bradby 表示,虽然硅具有丰富、低成本与无独特性,但传统的硅材无法吸收所有光谱。
因此 ANU 团队希望可以开发不同的硅晶体,探索人们所不知道的特性,而如今他们实验有成,且过程出乎意料的“简单”,用细小而坚硬的针“戳”了几下硅材料后,便成功打造性能更强大的硅 r8-Si。
论文第一作者 Sherman Wong 表示,不同硅晶体型式会有不同的特性,新型硅材料不像传统的硅是正方形或立方体,其形状更加复杂,比较像是 3D 的菱形方块。
Wong 指出,过去研究皆认为无法在常温与常压下制造这类的硅,但团队已成功达成目标,并有望开发出更高效与更便宜的太阳能板。团队表示,未来研究将利用实验室特有的高压设备,实际打造 r8-Si 太阳能电池原型。
只不过目前关于该材料的资讯还不多,团队尚未测试新型硅的吸光效率跟电能特性,也还没打造出新型太阳能原型,还无法得知其转换效率,Bradby 表示,现在还需要进一步扩大实验规模,最后才能将技术整合到现有的太阳能制程中,预估还需要 3-5 年的时间。
New silicon promises sunnier days for solar tech
(首图来源:ANU)