厚度只有20微米，薄型硅晶太阳能电池依然有高效率

太阳能已经是全球能源转型重要再生能源技术，其中约有 95% 太阳能板采用硅晶太阳能电池，硅晶又占了太阳能板成本近半，因此科学家为了减少成本，研发出更薄、效率依旧的硅晶太阳能电池。

目前商用太阳能的硅晶光敏层厚度约落在 160~170 μm 之间，有鉴于硅晶就占每片太阳能板成本的近半，科学家认为下一代硅晶太阳能电池会更薄，但改变过程总是相当艰难，现阶段要打造薄型硅晶电池，只能最大化单一参数，短路电流密度、开路电压或填充因子则一，需要同时改善这些参数，才能维持太阳能板的高效率。

但现在中国杭州电子科技大学找到解方，可最佳化薄型硅晶太阳能电池的光学和电气特性，团队首先透过商用软件光学模拟，再进一步实际测试，最终开发出只有 20 μm 的薄硅晶太阳能电池。

传统硅晶太阳能都用硅锭切割方法，让硅原料在长晶炉形成一块块硅晶锭后，再切成长方型晶圆柱，以切割机切成一片片晶片，但中国杭州电子科技大学团队采用“磊晶层转移”方法，先用化骨水氢氟酸在厚硅片上蚀刻出孔隙，生长出 20 μm 薄的单晶硅层基板后，即可轻松分离并转移到柔软的不銹钢基板上。

为了增强薄硅层的光和电性能，研究人员利用电浆增强化学气相沉积法（PECVD）在两侧沉积多层金属纳米薄膜，让太阳能电池侧面都有金字塔形纹理，增强短波长与长波长的光吸收，还提高短路电流密度、减少载流子复合跟损失。

与标准太阳能电池相比，电流密度从 34.3 mA/cm 2 增加到 38.2 mA/cm 2，开路电压从 632 mV 提升到 684 mV，太阳能电池的填充因子从 76.2% 增加到 80.8%。

团队模拟和实验证实，新设计将转换效率从 16.5% 提高到 21.1%，显着增加 4.6%，薄型硅晶太阳能电池的效率也已经接近目前硅晶太阳能电池 24%。

新电池设计的硅晶厚度只有 20 μm 比传统 160μm 厚的电池瘦了八分之一，以较少的硅材料实践高效率，有助于降低成本，并提高太阳能板制造力，团队认为，有助于让更多地方享具成本效益的硅太阳能技术。