芬兰阿尔托大学与西班牙加泰罗尼亚理工大学的研究人员这是通过“黑硅”(Black Silicon)技术实现的,开发出了转换效率高达22.1%的太阳能电池单元。
黑硅技术的要点是:通过将表面加工成长度为0.8μm左右的剑山形状,大幅减少了反射;背面电极型;在单元正面和背面形成防复合膜(钝化膜),从而减少了电子与空穴的载流子复合。
阿尔托大学从2012年前后开始开发这项技术。2012年10月达到了18.2%的转换效率,2013年4月提高到了18.7%。此次的试制品将转换效率又提高了3个百分点以上,达到22.1%。此次试制的太阳能电池单元比较大,面积为9cm2。
此次能大幅提高转换效率的原因是,在单元表面形成防复合膜时,采用原子层沉积法形成了氧化铝层,并优化了该层的厚度等,从而大幅减少了载流子复合。此次采用的是厚度为20nm的氧化铝层。
这种太阳能电池采用了独特的表面加工技术,因此,在波长为500~800nm的范围内,电池表面的可见光反射率几乎低于0.5%。基于黑硅技术的太阳能电池非常适合在芬兰等高纬度地区使用。硅太阳能电池每天的发电量要高出3%。