近日，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所四室研究員賈銳的科研團(tuán)隊(duì)在新型黑硅電池研究方面取得新進(jìn)展。

 黑硅具有良好的陷光特性和極低的光反射率（<1%），在高效率、低成本晶體硅電池方面有著重要的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景，是國(guó)際關(guān)注的研究熱點(diǎn)領(lǐng)域。目前，黑硅太陽能電池效率提升存在諸多瓶頸，主要原因之一是其表面納米結(jié)構(gòu)大于表面積、納米結(jié)構(gòu)之間存在高密度的間隙，造成載流子橫向輸運(yùn)能力差、電極接觸性能不佳等問題，使黑硅良好的陷光特性無法在高效晶體硅太陽能電池中得到充分應(yīng)用。

 鑒于ZnO納米線優(yōu)異的光電特性和較高的載流子遷移率，賈銳團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將ZnO納米線引入黑硅太陽能電池，在硅納米結(jié)構(gòu)間隙生長(zhǎng)出橫向接觸的ZnO納米線。橫向接觸的ZnO納米線能夠促進(jìn)光生載流子的橫向輸運(yùn)與收集，有效降低了接觸電阻，提高了電池效率。ZnO納米線黑硅電池的I-V特性、光譜響應(yīng)及量子效率等測(cè)試結(jié)果表明，ZnO納米線的嵌入未改變黑硅電池良好的陷光特性，且明顯改善了電極接觸及載流子輸運(yùn)等特性，這從原理角度證明了ZnO納米線有助于黑硅電池效率的提升。ZnO材料成本低，制備工藝簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有的晶體硅電池工藝具有良好的工藝兼容性，具有廣闊的應(yīng)用前景。賈銳團(tuán)隊(duì)目前正致力于將該創(chuàng)新成果及技術(shù)向高效背接觸和異質(zhì)結(jié)背接觸電池研究方面轉(zhuǎn)移。

 上述研究成果已申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利（專利申請(qǐng)?zhí)枺?01310123551.2）并發(fā)表于2015年2月的國(guó)際期刊Applied Physics Letters (DOI: 10.1063/1.4907645)，受到了國(guó)際同行專家的高度評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目得到國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）資助，以及中國(guó)英利綠色能源控股有限公司的大力協(xié)助。

嵌入ZnO納米線的黑硅太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖 

嵌入ZnO納米線的黑硅內(nèi)量子效率對(duì)比