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(lái)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(guò)程使得制造太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵步驟變得簡(jiǎn)單和易控制。

一個(gè)將二氧化硅沉積在硅片上的簡(jiǎn)單過(guò)程可能成為制作硅基太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵步驟。阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的研究者們?cè)诔錆M二氧化碳?xì)怏w的空間中對(duì)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(cè)。

圖片來(lái)源：Pixabay

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

然而，這一過(guò)程中存在技術(shù)挑戰(zhàn)，即在暴露的硅基表面上的“懸鍵”問(wèn)題。阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)博士學(xué)生Areej Alzahrani解釋說(shuō)，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(kāi)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(wèn)題可以通過(guò)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(shuō)：“現(xiàn)有方法的問(wèn)題迫使我們要找到一個(gè)更簡(jiǎn)單、更實(shí)用的過(guò)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(guò)這一步驟我們可控二氧化硅的沉積，并根據(jù)太陽(yáng)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(jiǎn)明的過(guò)程可能對(duì)太陽(yáng)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(duì)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(wèn)題。測(cè)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(kāi)發(fā)其商業(yè)潛力。“第一步是要將這個(gè)步驟整合到完整有效的太陽(yáng)能電池中，同時(shí)也要推進(jìn)光捕捉技術(shù)的開(kāi)發(fā)?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)的組長(zhǎng)，Stefaan De Wolf說(shuō)。



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