珍稀的光伏材料 製造「黑矽」新方法

編譯/高晟鈞

近日,美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的研究人員開發了一種新的理論模型,提出了一種製造「黑」(Black Silicon)的方法。

研究人員開發了一種新的理論模型,提出了一種製造「黑矽」的方法。(圖/截取自 Phys.org)

黑矽是什麼?

黑矽是一種用於光伏電池、光感測器、抗菌表面和其他重要應用的材料。黑矽是透過在普通矽的表面,蝕刻出微小的奈米級坑洞而製成。這些坑疤會將矽的顏色從灰色轉變為黑色因而得名。黑矽可以使材料捕捉更多的光,並提高光伏產品的效能。

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製造黑矽的方法有很多種,像是一些使用帶電的第四種物質狀態(等離子體)的方法。然而,由於關於使用中性物質製造黑矽的研究論文鮮少;因此,PPPL領銜的研究著重於僅使用氟氣的製程。

氟氣蝕刻模型

新的蝕刻模型精確地解釋了氟氣相比於其他物質,如何能更頻繁地破壞矽中的鍵結,一切的關鍵都取決於表面鍵結的方向。

矽是一種晶體材料,原子以剛性模式結合。如果使用氟對矽材料進行蝕刻,時刻會沿著晶面(研究中以100、110表示)的兩個方向進行,卻不會對111方向進行蝕刻。當氣體不均勻蝕刻矽材時,材料表面會產生坑洞,使其變得愈發粗糙,增加光吸收的面積。因此,粗糙的黑矽十分適合太陽能電池,而非像光滑的矽表面一樣用做半導體晶面的理想材料。

資料來源:Phys.org

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