東京理工大學(xué)和早稻田大學(xué)的一個(gè)研究小組已經(jīng)成功的制造出高質(zhì)量的薄膜單晶硅，其晶體缺陷密度降低到了硅晶圓級(jí)，其增長(zhǎng)率是以前的十倍以上。從理論上說(shuō)，這種方法可以使原料的產(chǎn)量提高到幾乎百分之百。因此，我們預(yù)期這項(xiàng)技術(shù)可以使硅晶體的生產(chǎn)成本大幅度的降低，同時(shí)保證單晶硅太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。

       將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能是解決二氧化碳排放導(dǎo)致全球變暖的有效方法。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的核心是單晶硅太陽(yáng)能電池，使單晶硅太陽(yáng)能電池變薄，就有可能大大的降低占據(jù)模塊成本的40%左右的原材料的成本。也使得單晶硅更加靈活輕便并提高其使用率和降低成本。

       此外，作為一種降低成本的方法，太陽(yáng)能電池采用雙孔硅層(DPSL)的薄膜單晶硅引起了人們的關(guān)注。單晶硅太陽(yáng)能電池領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)有：1、在硅層片之間形成高質(zhì)量的薄膜硅。2、實(shí)現(xiàn)可以輕易剝離的多孔結(jié)構(gòu)(剝離)。3、改善生長(zhǎng)率和硅原材料產(chǎn)量。4、剝離后沒(méi)有任何浪費(fèi)，可以繼續(xù)使用模板。

       為了克服這些挑戰(zhàn)，有必要了解并確定多孔硅上生長(zhǎng)的薄膜晶體質(zhì)量的主要因素，并且開(kāi)發(fā)出一種控制這些材料的技術(shù)。

       由東京理工大學(xué)的Manabu Ihara教授和Kei Hasegawa副教授以及早稻田大學(xué)的Suguru Noda博士組成的聯(lián)合研究小組，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種厚度約為10微米的高品質(zhì)的單晶硅，將晶體缺陷密度降低到了硅晶圓級(jí)，其生長(zhǎng)率比以前高出10倍。首先，用電化學(xué)技術(shù)在單晶硅片表面生成納米級(jí)多孔硅。其次，通過(guò)獨(dú)特的區(qū)域加熱再結(jié)晶方法(ZHR)將表面平滑到0.2~0.3納米，并且利用該基體高速生長(zhǎng)獲得具有高結(jié)晶質(zhì)量的單晶薄膜。采用雙層多孔硅層可以很容易的剝離薄膜，基底可以作為薄膜生長(zhǎng)的蒸發(fā)源使用或者利用，從而大大的降低了材料的損耗。通過(guò)改變ZHR方法的條件，降低了底層襯底表面的粗糙度，降低了薄膜晶體的缺陷密度，最終成功地將其降低到硅片的1/10水平。這定量的表明，表面粗糙范圍只有0.1~0.2納米(原子水平的幾層)對(duì)晶體缺陷的形成有著重要的影響，這也是晶體生長(zhǎng)機(jī)制的一個(gè)有意思的地方。

       從硅源到薄膜硅的成膜速率和轉(zhuǎn)換速率是生產(chǎn)薄膜單晶硅的瓶頸?；瘜W(xué)氣相沉積法(CVD)主要用于外延生長(zhǎng)，最大的成膜率為每小時(shí)幾微米，產(chǎn)率約為10%。在早稻田大學(xué)Noda的實(shí)驗(yàn)室中，通過(guò)在大于2000℃的溫度下蒸發(fā)原料Si，而不是常規(guī)的物理氣相沉積（PVD）（原料Si在其熔點(diǎn)約為1414℃的溫度下蒸發(fā)），快速蒸發(fā)方法（RVD）是能夠以10μm/ min沉積Si的高Si蒸氣壓開(kāi)發(fā)的。研究人員發(fā)現(xiàn)，ZHR技術(shù)解決了技術(shù)性問(wèn)題，大大的降低了剝離過(guò)程中的制造成本。

       根據(jù)這項(xiàng)研究的結(jié)果，團(tuán)隊(duì)不僅發(fā)現(xiàn)了提高晶體質(zhì)量的主要因素，在多孔硅的快速生長(zhǎng)過(guò)程中，研究人員成功的控制住了生長(zhǎng)速率。該結(jié)果發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)（RSC）期刊CrystEngComm上面，并且會(huì)出現(xiàn)在這個(gè)期刊的內(nèi)部封面上。