加州理工学院（Caltech）Resnick研究所的研究人员在聚合物衬底植入长排列细硅线，研制出一种柔韧性好的太阳电池。这种太阳电池能够强化太阳光的吸收、将光电子高效的转化为电子，且仅仅只用传统太阳电池需要的昂贵半导体材料的一部分就能完成这些功能。

Resnick研究所主任、应用物理和材料科学教授Harry Atwater表示：这种太阳电池首次超过了传统吸收材料的遮光限制。一般而言，材料的遮光限制表明它能吸收多少太阳光。硅线排列可以吸收96%的单一波长光，吸收的太阳光总量可达到85%，这些都已经超过了以前对遮光光学微观结构的研究发展。这项成果已经发表于2月14日Nature Materials网络版。

Atwater认为该种太阳电池的“强化吸收”是一种“有用的吸收”，因为许多材料尽管能够吸收太阳光，但是不产生电，如黑色涂料，而太阳电池最重要之处就是吸收能否产生载荷子。他们研制的硅线排列能够将吸收的90%~100%光量子转化为电子，从技术术语上而言，称为接近完美的内量子效率。

Atwater认为：高的吸收率加上转化率才能产生高质量的太阳电池，这是一个重要的进步。他表示：这些太阳电池成功的关键就是硅线，每一根硅线都是高效率、高质量的太阳电池，当它们排列在一起就更加有效了，因为它们之间的相互作用提高了电池吸收光的能力。当光进入每一根硅线时，一部分被吸收、另一部分被散射，所有硅线的散射光线聚集起来使排列的吸收性很强。少量的硅线排列中也会发生这种效应。

研究人员表示：在初次考虑硅线排列太阳电池时，认为太阳光将在硅线之间的空隙处被浪费，因此初步计划就是将硅线尽可能紧密地挨着，然而在开始定量研究这些硅线的吸光性时，发现比预计中更多的光线被吸收了，接着通过对相对少量硅线排列遮光技术的研究，得到了合适的吸收率，这对进一步加强硅线排列太阳电池效率的研究非常关键。

每一根硅线的长度大约在30~100 um之间，直径约为1 um，总排列厚度就是线的长度，根据面积或体积来算，仅有2%是硅，98%是聚合物。换句话而言，当这些排列的厚度等于传统晶体太阳电池时，其体积相当于2 um厚度膜的体积。

尽管硅材料是传统太阳电池的昂贵部件，需要这种半导体五十分之一的量的电池生产起来将更加便宜。该种太阳电池的化合性质意味着它们的柔韧性更好，材料的柔韧性将使薄膜在制造中可以方便的卷起来，这比易脆的晶片具有更低的生产成本。

该研究团队下一步将对这种太阳电池的运行电压和尺寸进行研究。该研究受到美国能源部能源前沿研究中心项目、Caltech材料科学和工程中心、国家基础科学材料研究科学和工程中心的资助。（魏凤  编译）