芬蘭阿爾托大學與西班牙加泰羅尼亞理工大學的研究人員這是通過“黑硅”(Black Silicon)技術實現的,開發出了轉換效率高達22.1%的太陽能電池單元。
黑硅技術的要點是:通過將表面加工成長度為0.8μm左右的劍山形狀,大幅減少了反射;背面電極型;在單元正面和背面形成防復合膜(鈍化膜),從而減少了電子與空穴的載流子復合。
阿爾托大學從2012年前后開始開發這項技術。2012年10月達到了18.2%的轉換效率,2013年4月提高到了18.7%。此次的試制品將轉換效率又提高了3個百分點以上,達到22.1%。此次試制的太陽能電池單元比較大,面積為9cm2。
此次能大幅提高轉換效率的原因是,在單元表面形成防復合膜時,采用原子層沉積法形成了氧化鋁層,并優化了該層的厚度等,從而大幅減少了載流子復合。此次采用的是厚度為20nm的氧化鋁層。
這種太陽能電池采用了獨特的表面加工技術,因此,在波長為500~800nm的范圍內,電池表面的可見光反射率幾乎低于0.5%。基于黑硅技術的太陽能電池非常適合在芬蘭等高緯度地區使用。硅太陽能電池每天的發電量要高出3%。