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信息来源：沈文忠研究组  2016年05月29日

最近，《先进功能材料》【Advanced Functional Materials，DOI: 10.1002/adfm.201505538，IF: 11.805】在线报道了上海交通大学物理与天文系/太阳能研究所沈文忠教授研究组提出的全溶液法制备随机硅纳米金字塔并在超薄硅片中实现近 Lambertian陷光的最新研究成果。

厚度仅有几十微米甚至几微米的超薄硅片在太阳电池中的应用开始越来越受到关注，因为这不但可以减少硅材料损耗，降低成本，而且还可减小载流子体内复合损失，从而提高开路电压。然而由于晶体硅是间接带隙材料，吸光系数小，所以如此薄的硅材料难以有效吸收入射光，此时对光的捕获技术（即陷光技术）显得至关重要。理论与实验证明，通过在硅表面进行纳米金字塔织构，既可以实现有效陷光，同时表面积又不会增加太多而引起严重的表面复合。但目前制备纳米金字塔绒面的方法或需复杂的掩膜过程，或需昂贵的离子束刻蚀设备，而且所形成的结构也主要是周期性的。

沈文忠教授研究团队首次提出了一种全溶液过程制备纳米金字塔绒面的方法，无需掩膜或离子束刻蚀，简单且成本低。这种方法只需在溶液中使硅表面沉积上一层银纳米颗粒，然后 直接进行碱腐蚀即可形成均匀而致密、平均尺寸约500 nm的金字塔绒面。这主要是得益于银纳米颗粒可优先萃取反应过程中在硅表面产生的电子，从而影响反应产物氢气泡的分布，使整个硅表面可均匀受到各向异性腐 蚀。同时由于不存在掩膜过程，所以自然形成随机分布的纳米金字塔。在光学特性上，这种随机硅纳米金字塔绒面相比周期性金字塔绒面可以激发更多光学共振模 式，故可以更有效实现宽波段陷光。在超薄硅表面通过采用这种硅纳米金字塔绒面，光吸收效果远胜于平面型硅表面，甚至在400-1100 nm的宽波段范围内都具有接近理想光学吸收Lambertian极限，证明了其优越的陷光效果。对太阳电池应用来说，这一光学特性保证了短路电流密度不会 因硅材料的巨大减薄而受损。