大面积有序硅纳米洞与纳米线阵列制备及其光伏性能研究

本项目旨在研究一项具有自主知识产权技术制备的大面积有序硅纳米洞与纳米线阵列及其光伏性能。我们前期的研究表明，利用金属催化硅腐蚀技术制备的大面积硅纳米洞和纳米线阵列具备较低的反射率、宽光谱吸收性能、以及尺寸可控等特点，在光伏太阳能电池领域具有潜在的广阔应用前景。针对当前硅纳米线光伏电池研究遇到的瓶颈问题，我们设计了基于硅纳米洞、线阵列的复合纳米结构光电化学光伏电池以及三维径向pn结光伏电池，并对电池的结构与光电性能开展深入系统研究，力争研制出性能稳定、光电转换效率高的硅纳米结构光伏电池。本项目从国家清洁能源的重大需求和光伏产业发展的长远规划出发，研究有重要科学价值和应用前景的硅纳米结构光伏太阳能电池，其研究成果将提高我国新一代光伏电池技术的潜在竞争力。

在基金委资金资助下，我们在硅纳米结构制备以及硅纳米结构太阳能转换器件研究领域取得了一些具有影响力的原创性研究成果，顺利完成了项目研究内容与预期目标，所取得成果如下：.1）在国际上首次实现了利用溶液中的溶解氧作为氧化剂，在室温条件下腐蚀制备硅纳米洞和硅纳米线等硅纳米结构。.2）硅纳米洞径向p-n结光伏太阳能电池具有优异的光俘获能力和光生载流子分离与收集优势，因而有可能利用低质量硅材料制备高光电转换效率的光伏器件，为新一代低成本高性能光伏太阳能电池的发展提供了崭新的技术途径。.3）在国际上率先从实验上证明碳钝化不仅可以提高硅纳米线的光生载流子寿命，而且可以保护硅光电极不发生光腐蚀，所制备光电化学电池的光电转化效率达到10.86%，为新一代低成本高性能硅纳米结构光电化学太阳能的发展提供了崭新的技术途径。.4）我们设计并成功制备了Si/α-Fe2O3核壳异质结纳米线阵列与等离子体金属纳米颗粒复合光催化纳米结构，可以无偏压直接太阳光驱动光催化分解水，其光催化性能远优于目前文献报道的α-Fe2O3光催化性能