該團(tuán)隊(duì)將硅暴露在等離子體二氧化碳中，以實(shí)現(xiàn)可控的氧化硅沉積，然后再覆蓋另一層硅。 （圖片來源：KAUST; Xavier Pita）

將硅置于等離子體狀態(tài)下的二氧化碳中進(jìn)行處理的過程使得制造太陽能電池的關(guān)鍵步驟變得簡單和易控制。

一個(gè)將二氧化硅沉積在硅片上的簡單過程可能成為制作硅基太陽能電池的關(guān)鍵步驟。阿卜杜拉國王科技大學(xué)的研究者們在充滿二氧化碳?xì)怏w的空間中對硅基使用了一種叫做等離子體處理的方法，得出了這一推測。

圖片來源：Pixabay

制作半導(dǎo)體元件的元素硅是大約90%太陽能電池制造的首選材料。硅中摻雜了一些雜質(zhì)后，來自太陽光中的能量能夠驅(qū)動(dòng)電子產(chǎn)生電流。

然而，這一過程中存在技術(shù)挑戰(zhàn)，即在暴露的硅基表面上的“懸鍵”問題。阿卜杜拉國王科技大學(xué)博士學(xué)生Areej Alzahrani解釋說，硅原子在表面結(jié)合可能性的降低，給被光能激發(fā)射出的電子與之前已經(jīng)離開的電子留下的正電荷空穴的重新結(jié)合留下了空間，導(dǎo)致電流衰減。

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這個(gè)問題可以通過在表面區(qū)域生成一層二氧化硅膜得到解決，這是常用在化學(xué)鈍化處理中形成電觸點(diǎn)的方法。實(shí)現(xiàn)區(qū)域覆膜的方法有好幾種，但都有困難和局限性，且還引入了一個(gè)額外和昂貴的制造步驟。Alzahrani說：“現(xiàn)有方法的問題迫使我們要找到一個(gè)更簡單、更實(shí)用的過程。

解決方法的途徑需要將硅暴露于等離子體二氧化碳?xì)怏w中——這是一種低溫電離氣體。通過這一步驟我們可控二氧化硅的沉積，并根據(jù)太陽能電池的結(jié)構(gòu)要求，繼續(xù)再涂覆上另一層硅層。在同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)操作可以很大程度上降低生產(chǎn)成本?！斑@一簡明的過程可能對太陽能電池制造工業(yè)有很大的用處，”Alzahrani進(jìn)一步補(bǔ)充。

她還指出，團(tuán)隊(duì)對該方法控制微觀結(jié)構(gòu)上的超薄氧化硅膜形成的效果感到驚喜，同時(shí)這一方法還使所形成的氧化膜在高溫狀態(tài)下更加穩(wěn)定，能夠克服現(xiàn)有其他方法所面臨的問題。測試表明，此流程處理后允許高電壓和低電阻的電路狀態(tài)，這是實(shí)現(xiàn)高效性能所需的特征。

目前團(tuán)隊(duì)已經(jīng)闡釋了基本的技術(shù)，并著手開發(fā)其商業(yè)潛力?！暗谝徊绞且獙⑦@個(gè)步驟整合到完整有效的太陽能電池中，同時(shí)也要推進(jìn)光捕捉技術(shù)的開發(fā)?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)的組長，Stefaan De Wolf說。



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