廉价且丰富的硅,是制造计算机芯片的材料,也是太阳能电池的首选材料,太阳能电池可以将阳光转化为电能。然而,硅最多只能转换大约25%的照射到其表面的阳光;提高这个百分比将大大提高太阳能电池与其它能源的竞争力。得益于一次偶然的发现,哈佛大学的一组物理学家可能找到了实现这一目标的方法。
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大约两年前,Tsing-Hua Her、Eric Mazur 和 Claudia Wu 使用激光尝试使硅片与腔内的各种气体发生反应。这些物理学家希望找到更好的方法来蚀刻计算机芯片上的电路图案。但他们发现他们的工艺在硅表面创造了完美的尖刺状排列。“这真是太神奇了,”Her 说,“这些尖刺排列得非常整齐。”
覆盖尖刺的硅不能用于制造计算机芯片,因此物理学家决定测试它在其它潜在应用中的表现。Wu 及其同事很快发现,尖刺状硅几乎可以吸收所有照射到其表面的光线。这些尖刺会捕获最初未被吸收或从其它尖刺反弹的光线。物理学家们并不完全确定吸光尖刺是如何形成的,但推测激光熔化的硅表面与氯气或氟气之间可能发生化学反应。条件必须恰到好处:如果激光脉冲更长或更弱,或者使用的气体不是氟气或氯气,尖刺就无法形成。
对于某些颜色的光,尖刺状硅产生的电流比平坦硅高约 60%。由于需要强大的激光,制造尖刺状硅的工艺仍然有些缓慢且昂贵。但随着哈佛团队使制造过程更加可靠,他们的硅可能会成为未来太阳能电池的标准。














