太陽能電池將太陽光譜中的3/4的能量轉(zhuǎn)換成電能，其中在標準太陽能電池中紅外光譜則完全丟失了。與此相反，黑硅太陽能電池是重要為吸收此部分光譜而特別設(shè)計，而且科研人員最近已經(jīng)成功將其整體效率翻倍。

太陽能從一個深藍色的天空中照耀下來，然后屋頂太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。但是，并不是所有的光都轉(zhuǎn)換為了電能，其中有1/4左右的太陽光譜由紅外輻射組成，這部分光并不能被標準太陽能電池轉(zhuǎn)換為電能，因此這部分熱輻射就丟失了。一種解決該問題的方法是使用黑硅，這種材料可以吸收照射到它的幾乎全部的太陽光，包括紅外輻射，然后將其轉(zhuǎn)換為電能。但是這種材料是如何生產(chǎn)的呢？“黑硅是在含硫的大氣環(huán)境中，通過使用飛秒激光脈沖照射標準硅生產(chǎn)出來的。”弗勞恩霍夫海因里希赫茲研究所（HHI）--纖維光學(xué)傳感系統(tǒng)項目組--“能量轉(zhuǎn)換納米材料”科研小組的負責(zé)人StefanKontermann博士解釋說。“這樣構(gòu)成的表面，并且將硫原子集成到硅晶格中，使得處理過的材料顯現(xiàn)黑色?！奔偃缟a(chǎn)商使用黑硅來制造太陽能電池，那么太陽能電池就可利用全太陽能光譜，從而顯著提高電池效率。

HHI的科研人員現(xiàn)在正努力使黑硅太陽能電池翻倍，換句話說，他們已經(jīng)創(chuàng)造出了可以利用紅外光譜生產(chǎn)更多電能的電池?！拔覀兺ㄟ^修改用來輻射硅的激光脈沖的形狀來實現(xiàn)上述目標?！盞ontermann說。這就使科學(xué)家解決了黑硅的一個關(guān)鍵問題：在正常硅中，紅外光沒有足夠的能量去激發(fā)電子到導(dǎo)電帶中并將其轉(zhuǎn)換為電能，但是含硫的黑硅形成了一種中間層。你可以將其比作爬墻：第一次你失敗了，因為墻太高，但是第二次你成功了，因為使用中間層你可以分兩步爬墻。但是，在硫中這種中間層并不僅僅讓電子爬墻，它還可以反向工作，使導(dǎo)電帶中的電子通過中間層躍至背部，這使得電能又一次丟失。通過修改驅(qū)使硫原子進入原子晶格的激光脈沖，科研人員能改變晶格中三個原子的位置，并且改變他們的層高度，也就是他們的能級。“我們使用激光脈沖來改變嵌入的硫，是為了將能攀登的電子數(shù)目最大化，同時將能返回的的電子數(shù)目最小化?！盞ontermann總結(jié)說。

在項目的第一階段，科學(xué)家修改了激光脈沖，并且調(diào)研了是怎么樣改變黑硅的特性，以及黑硅太陽能電池的效率的。現(xiàn)在他們正在致力于使用不同形狀的激光脈沖，并且分析是怎么樣改變硫的能量級的。在未來，他們希望一個算法系統(tǒng)可以自動確定為了達到最優(yōu)的效率應(yīng)該怎么樣修改激光脈沖。“定制化的光脈沖”項目是“365PlacesintheLandofIdeas”競賽的獲勝者之一，頒獎典禮將于2012年十月十一日在戈斯拉爾舉辦。

科研人員已經(jīng)成功建造了黑硅太陽能電池的雛形，下一步他們試圖將電池與商業(yè)化技術(shù)相結(jié)合。“我們希望結(jié)合黑硅的使用，能將商業(yè)化太陽能電池的效率提高1個百分點，目前商業(yè)化效率大約為17%。”Kontermann說。他們的起點是標準的商業(yè)化太陽能電池：專家簡單地將背板去除，然后將黑硅合并為電池的一部分，從而創(chuàng)造了一個包含常態(tài)硅和黑硅的串聯(lián)太陽能電池?？蒲腥藛T正計劃一個副產(chǎn)品：出售激光系統(tǒng)，生產(chǎn)商將能夠拓展他們已有的太陽能電池生產(chǎn)線。生產(chǎn)商將可以自己生產(chǎn)黑硅，并且將其置入標準電池當(dāng)中。