根据物理学家网站（Phys.org）2012年10月15日报道，美国能源部下属的国家可再生能源实验室(Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory，简称NREL)美国太阳能光伏研究中心（National Center for Photovoltaics）的研究人员，利用纳米技术生产的太阳能电池的光电转化效率已经达到18.2%，这项突破应该是一个重大步骤，有助于降低太阳能成本。NREL量身定做了一个纳米结构表面, 而且确保太阳能电池能够有效地吸收阳光，使其光电转化效率不受影响。

研究人员在硅片上设置银纳米群岛,再短暂地沉浸在液体之中，使其在每平方英寸的硅晶片表面上形成数以亿计的纳米孔。这些微孔和硅壁要比照射在其上面的太阳光波长更小,因此，入射光难以识别表面密度的任何突变,不可能将入射光进行反射到大气之中而导致光源浪费。研究人员控制纳米形状和表面的化学成分，使太阳能电池光电转化效率达到了黑色硅材料的记录。相关研究成果——An 18.2%-efficient black-silicon solar cell achieved through control of carrier recombination in nanostructures是由NREL的Jihun Oh, Hao-Chih Yuan以及Howard Branz合作完成,2012年9月30日已经出现在《自然：纳米技术》（Nature Nanotechnology, DOI: 10.1038/nnano.2012.166）的网站发表。

通常,太阳能电池制造商必须对其制造的太阳能电池添加一个或者是两个额外的抗反射层,这样无疑会使太阳能电池成本显著增加。NREL先前已经证明,他们的纳米结构对光的反射比最好的抗反射层太阳能电池更少。但直到现在,他们尚未实现太阳能整体效率与其光电转化效率最好的黑色硅电池的可以抗衡的目标。研究者首先必须确定为什么纳米结构增加表面积，极大地减少了电力的收集，同时使太阳能电池的电压和电流也受到影响。他们的实验表明高表面面积,尤其是一个被称为俄歇复合（Auger recombination）的过程，在大多数纳米太阳能电池中限制了光子的收集。他们得出结论,当在太阳能电池中掺杂太多，而且聚集纳米结构表面时会引起俄歇复合。这一科学认识使他们能够采用更少和更浅的掺杂来抑制俄歇复合。轻掺杂与纤细地更光滑纳米型相结合,研究人员可以创建一种转化效率可以达到18.2%的太阳能电池,这也是黑色硅片才能达到的光电转化效率,而且在接近理想情况即几乎吸收整个太阳光谱。本研究项目得到美国能源部的资助。

主要研究者Howard Branz说,“这项工作对基于纳米线和纳米团簇的太阳能电池，无论是传统的还是新兴的都会产生很大影响。首次表明,真正伟大的太阳能电池可能是由纳米结构半导体制成”。但是Howard Branz也同时认为，“接下来的挑战是将这些成果转换为常见的工业实践,然后使其效率超过20%。在此之后,我希望看到采用纳米结构技术的这些类型的超薄太阳能电池，减少使用半导体材料。” Hao-Chih Yuan说：“现在我们有一个清晰的研究,那就是展示如何优化表面积和掺杂，能够得到更好的光电转化效率, 表面积和在接近表面的掺杂浓度会影响纳米结构的太阳能电池性能。” Jihun Oh作为第一作者，也是一位NREL的博士后研究员也谈到NREL的研究“清楚地表明,在小心翼翼地将纳米结构的表面和良好的加工处理的正确组合，可以降低成本，同时削减不必要的阳光反射。”更多信息请浏览：

www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2012.166.html