芬兰阿尔托大学与西班牙加泰罗尼亚理工大学的研究人员开发出了转换效率高达22.1％的太阳能电池单元。

新开发的转换效率为22.1％的太阳能电池单元（黑色部分）。单元面积为9cm2。（图片由阿尔托大学提供）

芬兰阿尔托大学（Aalto University）与西班牙加泰罗尼亚理工大学（Universitat Politecnica de Catalunya）的研究人员开发出了转换效率高达22.1％的太阳能电池单元。据介绍，这是通过“黑硅”（Black Silicon）技术实现的，相关论文已发表在学术杂志《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。22.1％的转换效率是由德国Fraunhofer ISE CalLab确认的。该技术仍处于研发水平，不过，继松下、夏普及SunPower公司之后，转换效率大幅超过20％的开发实例越来越多。

此次这两所大学开发的黑硅技术的要点是：

（1）通过将表面加工成长度为0.8μm左右的剑山形状，大幅减少了反射；

（2）背面电极型；

（3）在单元正面和背面形成防复合膜（钝化膜），从而减少了电子与空穴的载流子复合。

阿尔托大学从2012年前后开始开发这项技术。2012年10月达到了18.2％的转换效率，2013年4月提高到了18.7％。此次的试制品将转换效率又提高了3个百分点以上，达到22.1％。此次试制的太阳能电池单元比较大，面积为9cm2。

此次能大幅提高转换效率的原因是，在单元表面形成防复合膜时，采用原子层沉积（atomic layer deposition：ALD）法形成了氧化铝（Al2O3）层，并优化了该层的厚度等，从而大幅减少了载流子复合。此次采用的是厚度为20nm的Al2O3层。

在高纬度地区也能高效发电

这种太阳能电池采用了独特的表面加工技术，因此，在波长为500～800nm的范围内，电池表面的可见光反射率几乎低于0.5％。开发这项技术的阿尔托大学教授Hele Savin表示，基于黑硅技术的太阳能电池非常适合在芬兰等高纬度地区使用。原因是，虽然高纬度地区的太阳高度较低，但采用独特的表面加工技术之后，从低角度入射的光线也很难被反射，因此可以更加有效地利用太阳光。论文中介绍称，与额定转换效率相同的普通太阳能电池相比，黑硅太阳能电池每天的发电量要高出3％。

顺便一提，夏普采用与黑硅类似的技术，于2014年3月在1.9cm见方（3.6cm2）太阳能电池单元“BLACKSOLAR”上实现了25.1％的转换效率（参阅本站报道）。该公司2015年4月推出了采用BLACKSOLAR技术的光伏面板产品的转换效率为19.1％。