矽類太陽能電池變「絲線」，美英大學用光纖製作

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【日經BP社報導】由美國賓夕法尼亞州立大學（The Pennsylvania State University，PSU）和英國南安普頓大學（University of Southampton）組成的研究小組，在以SiO2為主要成分的光纖核心部分成功製備了同心圓狀矽半導體的pin結。pin結具有光電轉換功能，一旦有光照射，就會與太陽能電池一樣產生電動勢。如果形成佈線，便可成為纖維狀太陽能電池或快速響應的光檢測器（PD：photodetector）。

長1m的太陽能電池（攝影：賓夕法尼亞州立大學Badding實驗室）

優點是可製造長度在10m以上

PSU化學教授John Badding等的研究小組採用以同心圓狀製備p+型、i型及n+型矽半導體的技術，在光纖的核心部分製備了pin結（圖1）。具體做法是用高壓化學氣相沉積法（CVD）向中空的光纖內部吹入矽烷（SiH4）氣體，通過溫度控制等使其結晶而成。

圖1：同心圓狀pin結             圖為太陽能電池光纖的截面。中心是p＋層，往外依次是i層和n＋層。（攝影：賓夕法尼亞州立大學Badding實驗室）

在圓筒型太陽能電池方面，也有其他開發同心圓狀太陽能電池的案例，但此次的pin結直徑非常小，只有約13μm。目前可製備的長度為1m～數m，但「如果採用最近我們開發的方法，應該可以做大10m以上」（Badding）。

這種光纖型太陽能電池非常柔軟，可以像布一樣編織，做成帶發電功能的衣服，還可以將手機等外殼的曲面部分做成太陽能電池。「原來的平面太陽能電池能發電的光照射角度有限制，而這種光纖型太陽能電池對光的照射角度基本沒有依賴性」（Badding）。

不過，目前這種光纖還未內置從pin結獲取電力的佈線。但Badding等人已在光纖中集成過電路，因此內置佈線應該不是多大問題。

另一方面，這種pin結已經確認可以作為PD來工作。由於pin結非常微細，因此對1.8GHz的高頻率可見光雷射脈衝具有響應性。

光纖中集成了各種功能

Badding等的研究小組從2006年就開始研究在光纖中安裝各種功能的技術。2006年成功在光纖的核心部分製備了非晶矽。2008年前後，開發出了製備單晶矽的技術，並於2011年開發出了製備肖特基二極體及簡單電路的技術。

Badding等的最終目標是開發出芯線內部不僅集成有此次的光電轉換功能、還集成有電信號高速處理電路的光纖。如果能夠實現，那麼用一根光纖即可實現發電、光電信號轉換、電信號處理及光通信。 （記者：野澤 哲生，《日經電子》）

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發電效率?成本?