珍稀的光伏材料　製造「黑矽」新方法

編譯／高晟鈞

近日，美國能源部普林斯頓等離子體物理實驗室（PPPL）的研究人員開發了一種新的理論模型，提出了一種製造「黑矽」（Black Silicon）的方法。

黑矽是什麼？

黑矽是一種用於光伏電池、光感測器、抗菌表面和其他重要應用的材料。黑矽是透過在普通矽的表面，蝕刻出微小的奈米級坑洞而製成。這些坑疤會將矽的顏色從灰色轉變為黑色因而得名。黑矽可以使材料捕捉更多的光，並提高光伏產品的效能。

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製造黑矽的方法有很多種，像是一些使用帶電的第四種物質狀態（等離子體）的方法。然而，由於關於使用中性物質製造黑矽的研究論文鮮少；因此，PPPL領銜的研究著重於僅使用氟氣的製程。

氟氣蝕刻模型

新的蝕刻模型精確地解釋了氟氣相比於其他物質，如何能更頻繁地破壞矽中的鍵結，一切的關鍵都取決於表面鍵結的方向。

矽是一種晶體材料，原子以剛性模式結合。如果使用氟對矽材料進行蝕刻，時刻會沿著晶面（研究中以100、110表示）的兩個方向進行，卻不會對111方向進行蝕刻。當氣體不均勻蝕刻矽材時，材料表面會產生坑洞，使其變得愈發粗糙，增加光吸收的面積。因此，粗糙的黑矽十分適合太陽能電池，而非像光滑的矽表面一樣用做半導體晶面的理想材料。

資料來源:Phys.org

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