戳一戳材料改造現有矽元素,澳洲 r8-Si 有望提高太陽能轉換效率

發佈日期: 2019 年 04 月 29 日 9:00 | 作者: | 分類: 產業資訊

提升太陽能板轉換效率的方法有很多,除了改良製程與結構、更換太陽能材料外,澳洲科學家已透過「戳戳矽材」,研發全新的矽材料 r8-Si,有望提高捕獲光效率、降低太陽能成本。

矽是重要的半導體材料,廣泛應用於製造各種電子產品,其中矽也是太陽能產業的基石,多用矽來製造太陽能電池。

就以多晶矽太陽能板來說,矽晶圓工廠首先會把半導體晶圓廢料等低純度矽料熔化成液態矽,之後再透過鑄造法,放在石英坩堝中鑄造固化形成矽棒,最後經過切片、研磨、拋光、清洗即成為矽晶圓;而單晶矽太陽能板則是由高純度的多晶矽製成,把多晶矽熔融後,再以單晶的矽種和液體矽表面接觸,一邊旋轉一邊緩慢的向上拉成矽棒,最終即可製成高純度單晶矽矽晶圓。

顯然在太陽能技術中,從矽料、矽棒、矽晶圓切片到電池廠的太陽能製造都存在考驗且環環相扣,而現在澳洲國立大學(ANU)已為太陽能產業打造全新的矽材 r8-Si。ANU 電子材料工程教授 Jodie Bradby 表示,雖然矽具有豐富、低成本與無獨特性,但傳統的矽材無法吸收所有光譜。

因此 ANU 團隊希望可以開發不同的矽晶體,探索人們所不知道的特性,而如今他們實驗有成,且過程出乎意料的「簡單」,用細小而堅硬的針「戳」了幾下矽材料後,便成功打造性能更強大的矽 r8-Si。

論文第一作者 Sherman Wong 表示,不同矽晶體型式會有不同的特性,新型矽材料不像傳統的矽是正方形或立方體,其形狀更加複雜,比較像是 3D 的菱形方塊。

Wong 指出,過去研究皆認為無法在常溫與常壓下製造這類的矽,但團隊已成功達成目標,並有望開發出更高效與更便宜的太陽能板。團隊表示,未來研究將利用實驗室特有的高壓設備,實際打造 r8-Si 太陽能電池原型。

只不過目前關於該材料的資訊還不多,團隊尚未測試新型矽的吸光效率跟電能特性,也還沒打造出新型太陽能原型,還無法得知其轉換效率,Bradby 表示,現在還需要進一步擴大實驗規模,最後才能將技術整合到現有的太陽能製程中,預估還需要 3-5 年的時間。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:ANU

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