Солнечные батареи третьего поколения, состоящие из кремниевых нановискеров (silicon nanowires SiNWs), последние несколько лет привлекают огромное внимание исследователей. По оценкам, сделанным специалистами компании General Electric и California Institute of Technology, эффективность таких устройств может достигать 20%.
Подобные структуры обычно получают методами физического или химического осаждения (MBE, EBE или CVD), существенным недостатком которых является сложность достижения высокой кристалличности SiNWs с заданной концентрацией примеси и четкой границей p-n перехода. В то же время получение объемных кремниевых структур с теми же характеристиками является давно решенной технологической задачей.
Ученые из Германии получили массивы высокоориентированных полупроводниковых нановискеров с помощью электрохимического травления тонких кремниевых пленок. При этом полученные структуры характеризуются малой дефектностью, сохраняют необходимые полупроводниковые характеристики и обладают низким коэффициентом отражения.
На боросиликатное стекло электронно-лучевым испарением (EBE) последовательно осаждали слои легированного определенным образом аморфного кремния: 200-400 нм слой, легированный бором (конц.примеси 5*1019 см-3), который затем кристаллизовался лазерным лучом мощностью 10 кВ/см2 со скоростью 3.3 см/с, и 2 слоя, легированных фосфором (2 мкм слой с конц. примеси 6*1016 см-3 и 300 нм слой с конц. примеси 5*1019см-3), кристаллизованные импульсным лазером с длинной волны 248 нм и плотностью энергии 600 мДж/см2. Для электрохимического травления использовали смесь
Полученные SiNWs, по данным просвечивающей электронной микроскопии, представляли собой стержни длиной 2.3-2.5 мкм и диаметром от 20 до 100 нм. Средний коэффициент отражения для SiNWs в диапазоне длин волн от 300 до 1000 нм составил всего 5%, что значительно ниже 30% для объемного полированного кремния. Вольт-амперные характеристики полученного материала представлены на рис.5. Максимальная фотоэлектрическая эффективность полученного материала составляет приблизительно 4.4%.
