2015/10/05
經濟部能源局
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編譯／張心紜 圖片提供／Aalto University
印象中的太陽能板都是深藍色的？或許在不久的將來，我們可以看到一整片「黑色」的太陽能板。
太陽能電池可以將太陽光能轉成電能，吸收的光能越多，產生的電能量就越大。但目前太陽能電池的材料對光源有一定程度的反射，也就是照射到面板上的太陽光有部分會被直接彈回去，加上光線的入射角度會直接影響發電功率的大小，為了讓太陽光能被充分利用，除了在面板表面塗佈抗反射層，或是安裝追日裝置等方式外，科學家們另開發出一種新的材料，這種材料因為看起來特別黑，所以被稱為「黑矽」（black silicon），它不僅幾乎不反射光線，表面紋理還有助於收集從任何角度來的陽光。可以解決角度問題之外，還能省下抗反射塗層的成本，這個看似突破性的發展，在實際執行上，卻存在著一個嚴重的問題。
當太陽能板將光子轉成電子後，電子在傳送過程中會發生載子複合（carrier recombination）現象而有所損耗，而矽的表面通常就是電子損失的主要途徑，黑矽表面細小的奈米結構雖然可以吸收較多的光量，卻也讓表面積大幅增加，導致釋放出來的電子有將近一半就這樣在傳送過程中「消失」了。
為了減少無謂的損失，來自芬蘭阿爾托大學（Aalto University）與西班牙加泰羅尼亞理工大學（Universitat Politecnica de Catalunya）的研究人員們發展出一種新的技術，除透過加工，讓表面生成0.8μm（微米）的劍山形狀，大幅降低反射外，也整合所有金屬接點於太陽能電池背面，以增加吸收面積；同時在黑矽表面加上一層鋁薄膜，以抑制載子複合現象。這項新的技術成功將黑矽太陽能電池的轉換效率提升近4％，達22.1％，創下黑矽太陽能電池的紀錄。
關鍵字：黑矽,太陽能電池,載子複合