發展新穎單步驟矽蝕刻技術於實現具寬頻光電轉換特性之矽表面織構

本研究之目的為發展革新性的矽表面織構技術，藉以改善近年來廣泛採用的化學蝕刻法所面臨的高成本、低製程速度與大面積控制不易等限制。在製程策略上，技術的概念在於透過金屬觸媒沉積/溶解的循環反應，使得金屬離子保持於穩態以提供自驅動的蝕刻反應，藉此表面技術之建立應用於高效能太陽能電池的研發上。本研究為一個三年期的計劃，第一年的研究重點在於發展新穎的二合一矽表面織構技術，並與背基板輔助方式做有效整合，將蝕刻速率均勻提升為傳統製程的1.3倍，進而實現單一製程步驟且適用於大面積元件等製程指標。第二年的研究重點為透過模擬分析來調變結構並改善其光吸收增益性，目標為較平面矽晶片的全頻譜光吸收率提升達3.2倍以上，輔助實現最大化的短路電流產生。在製程上，著重於高分子之表面能調變，藉以實現軸向型式之異質界面，這將有效區隔光吸收路徑與載子擴散路徑來改善光激發載子的生命週期，研究指標為提升轉換效率至>12%。第三年的研究重點將建立混和型電池之光引發局部電場分佈技術，藉此評估與改善電池的面積均勻性(>3x3 cm^2)。搭配元件整體之電性改善，並於高分子層中適切引入局域性表面電漿共振之特性，實現短路電流>32 mA/cm^2且轉換效率>14%的全溶液為主之太陽能電池技術。