新開發(fā)的轉(zhuǎn)換效率為22.1％的太陽能電池單元（黑色部分）。單元面積為9cm2。（圖片由阿爾托大學提供）

芬蘭阿爾托大學（Aalto University）與西班牙加泰羅尼亞理工大學（Universitat Politecnica de Catalunya）的研究人員開發(fā)出了轉(zhuǎn)換效率高達22.1％的太陽能電池單元。據(jù)介紹，這是通過“黑硅”（Black Silicon）技術(shù)實現(xiàn)的，相關(guān)論文已發(fā)表在學術(shù)雜志《自然納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）上。22.1％的轉(zhuǎn)換效率是由德國Fraunhofer ISE CalLab確認的。該技術(shù)仍處于研發(fā)水平，不過，繼松下、夏普及Sunpower公司之后，轉(zhuǎn)換效率大幅超過20％的開發(fā)實例越來越多。

此次這兩所大學開發(fā)的黑硅技術(shù)的要點是：（1）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；（2）背面電極型；（3）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(fā)這項技術(shù)。2012年10月達到了18.2％的轉(zhuǎn)換效率，2013年4月提高到了18.7％。此次的試制品將轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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（atomic layer deposition：ALD）法形成了氧化鋁（Al2O3）層，并優(yōu)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Al2O3層。

在高緯度地區(qū)也能高效發(fā)電

這種太陽能電池采用了獨特的表面加工技術(shù)，因此，在波長為500～800nm的范圍內(nèi)，電池表面的可見光反射率幾乎低于0.5％。開發(fā)這項技術(shù)的阿爾托大學教授Hele Savin表示，基于黑硅技術(shù)的太陽能電池非常適合在芬蘭等高緯度地區(qū)使用。原因是，雖然高緯度地區(qū)的太陽高度較低，但采用獨特的表面加工技術(shù)之后，從低角度入射的光線也很難被反射，因此可以更加有效地利用太陽光。論文中介紹稱，與額定轉(zhuǎn)換效率相同的普通太陽能電池相比，黑硅太陽能電池每天的發(fā)電量要高出3％。

順便一提，夏普采用與黑硅類似的技術(shù)，于2014年3月在1.9cm見方（3.6cm2）太陽能電池單元“BLACKSOLAR”上實現(xiàn)了25.1％的轉(zhuǎn)換效率（參閱本站報道）。該公司2015年4月推出了采用BLACKSOLAR技術(shù)的光伏面板產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率為19.1％。（記者：野澤 哲生）