非晶硅有什么用?

【專家解說】：非晶硅是一種直接能帶半導體，它的結構內(nèi)部有許多所謂的“懸鍵”，也就是沒有和周圍的硅原子成鍵的電子，這些電子在電場作用下就可以產(chǎn)生電流，并不需要聲子的幫助，因而非晶硅可以做得很薄，還有制作成本低的優(yōu)點. 在70年代確實有過制備非晶硅的沸沸揚揚的高潮.事實上，非晶硅光電池已經(jīng)廣為使用，例如許多太陽能計算器、太陽能手表、園林路燈和汽車太陽能頂罩等就是用非晶硅作為光電池的基本材料的.但是目前市場上最大量使用的太能能電池(特別是屋頂太陽能電池)仍然是晶體硅光電池而不是非晶硅光電池，盡管非晶硅有許多優(yōu)點:例如，它可以自由裁剪，因而可以充分利用合成的產(chǎn)品，不像晶體硅不能自由裁剪，制作成器件時材料磨下好多碎末，浪費很大;它的制作過程是氣相沉積(1976，Spear法)--化氫熱分解，分解時可以根據(jù)需要摻雜，如摻入磷化氫或硼化氫，由于是氣相沉積，制作工藝條件容易進行自動化控制;它還可以制成很薄很薄的薄膜，而晶體硅卻至少要達到幾百微米的厚度.這是由于晶體硅是一種間接能帶半導體，單靠光子并不能把電子激發(fā)到導帶中去產(chǎn)生電流，而要靠所謂聲子的幫助，這種所謂的聲子來源于晶格振動，晶體做得太薄，產(chǎn)生的聲子就太少，光電轉(zhuǎn)化率就太低. 非晶硅有2個致命缺點:一是壽命短，在光的不斷照射下會發(fā)生所謂Staebler-Wronski效應，光電轉(zhuǎn)化效率會下降到原來的25%，這本質(zhì)上正是非晶硅中有太多的以懸鍵為代表的缺陷，致使結構不穩(wěn)定;二是它的光電轉(zhuǎn)化效率遠比晶體硅低.現(xiàn)今市場上的晶體硅的光電轉(zhuǎn)化效率為12%，最近面世的晶體硅的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)提高到18%，在實驗室里，甚至可以達到29%(對比:綠色植物的葉綠體的光電轉(zhuǎn)化效率小于1%!)，然而非晶硅的光電轉(zhuǎn)化效率一直沒有超過10%.但是，人們對非晶硅的熱情未減.最近的一則報道說，在美國密執(zhí)根的聯(lián)合太陽能系統(tǒng)公司剛剛發(fā)明了一種“三結”非晶硅光電池，可以同時接受藍、綠和紅/紅外輻射，光電轉(zhuǎn)化效率達到12.1%.由于非晶硅的成本低，1990年用光電轉(zhuǎn)化效率只有4~6%的非晶硅太陽能電池，就把一架飛機飛行400km從美國西海岸加里福尼亞圣地亞哥飛到東海岸北卡羅林那州的凱提堆克.這說明非晶體硅的前途仍然是光明的，只要克服壽命短和效率欠佳的缺點，將來還是會占據(jù)相當大的市場份額的