研究表明，太陽能電池上的硅片表面上幾分鐘內(nèi)形成的光吸收孔洞與尖峰。在萊斯大學(xué)的科學(xué)家們進行的試驗中，金在黑硅上起到雙重用途，其一是作為電極，其二是作為催化劑在幾分鐘內(nèi)對硅片表面進行刻蝕。

萊斯大學(xué)的研究員們發(fā)現(xiàn)一種全新的方法，來提高太陽能電池的生產(chǎn)效率，這種方法就是通過使用頂電極作為催化劑使純硅轉(zhuǎn)變成價值不菲的黑硅。

萊斯實驗室的化學(xué)家AndrewBarron美國化學(xué)學(xué)會期刊的應(yīng)用材料與表面上發(fā)表了這項研究。

黑硅是一種具有高變形表面的硅，這種高變形表面上分布著許多納米尺度的尖峰或者孔洞，這些尖峰或孔洞的尺寸小于可見光波長。這種結(jié)構(gòu)能夠有效的吸收一天內(nèi)任意時間和任意角度的可見光。Barron和他的團隊研究改進黑硅的制備工藝已有一段時日，據(jù)他所言，制備工藝上的進步應(yīng)該能夠進一步推進其商業(yè)化進程。

Barron表示，萊斯大學(xué)博士后研究員Yen-TienLu進行的這項新研究有兩項閃光點。首先，簡化繁雜的過程是一項極好的創(chuàng)舉。其次，這是金屬首次在幾毫米的距離作為反應(yīng)催化劑。

Barron說太陽能電池的制造中,經(jīng)常將金屬層作為頂電極。眾所周知的新方法是接觸輔助性化學(xué)刻蝕，這種新方法應(yīng)用于薄金線的排布，而在傳統(tǒng)方法中,金僅用作電極使用。這種方法也不要去除反應(yīng)過的催化顆粒。

研究員發(fā)現(xiàn)化學(xué)浴中，刻蝕反應(yīng)發(fā)生在距金線一定距離的位置上。Barron表示該距離可能與硅半導(dǎo)體性能有關(guān)。

根據(jù)萊斯大學(xué)在制備太陽能電池的黑硅片的研究過程中發(fā)現(xiàn)，金電極同樣起到催化劑的用途。黑硅基本不反射光，并且讓更多的光與太陽能電池里的活躍組分用轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

Barron說：Yen-Tien當(dāng)時正研究頂端金電極的反應(yīng)，加入金或銀催化劑并且得到這些美麗的圖像，而后我表示‘好的，現(xiàn)在我們來進行沒有催化劑的反應(yīng)研究。出乎意料的，我們得到了黑硅，但是刻蝕反應(yīng)只能在接觸層一定距離外發(fā)生。而且無論我們?nèi)绾翁幚?，這段距離總是存在。

Barron說：這樣的現(xiàn)象告訴我們電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在離金屬與硅片接觸層一定距離上。這個距離取決于硅的載流子傳輸與導(dǎo)電能力。在某種情況下，電導(dǎo)性不足以使載流子傳輸?shù)母h。

Barron說將極薄的金層放置在鈦上，這樣的結(jié)構(gòu)與金和硅的結(jié)合性都非常好，并且應(yīng)該能成為一個有效的電極,同時也作為催化劑來使用。他還說：這種技巧必須刻蝕足夠深的溝槽消除太陽光的反射，假如溝槽不夠深會導(dǎo)致電池短路。

此電子顯微圖來自早期的研究，展示了太陽能電池中的黑硅表面上的納米尺度的尖峰。

Barron認(rèn)為電極的催化能力，表明電子產(chǎn)品的其他制造過程可以從中受益。

Barron說：金屬結(jié)合層通常最后放置，這給我們的工藝過程提出了一些問題，是否可以將結(jié)合層提早放置?是否可以在制備工程的其他時候進行化學(xué)反應(yīng)?