项目名称： 光功能导向的硅纳米结构高效、可控制备与其应用的基础讨论首席科学家： 晓宏 中国科学院理化技术讨论所起止年限： 2024.1 至 2024.8依托部门： 中国科学院一、关键科学问题与讨论容2.1 关键科学问题(1) 面对光功能应用的硅纳米结构的低成本、宏量与可控制备方法与原理虽然硅纳米结构的控制合成在过去十几年取得了很大进展，但目前这方面的讨论仍主要局限于方法和机制阶段，在成本、规模、可控性讨论方面离有用化与应用需求还有很大距离。为实现硅纳米结构在光伏与荧光标记等领域的应用，必须进展能够以低成本、宏量进行硅纳米结构可控制备的方法。在前期讨论的基础上，我们将着重探究适合的技术工艺和方法，降低合成成本，扩大合成规模，提高合成可控性。拟实行的措施包括：采纳低纯度硅或多晶硅、进展低成本纳米压印或自组装技术制备硅纳米线/孔阵列，并使用卷对卷（roll-to-roll）技术对阵列进行逐层剥离转移等，也将进一步完善和进展多酸辅助电化学阳极腐蚀制备硅量子点的方法，力争在硅纳米结构的制备方法与原理上有所突破与创新。(2) 硅纳米结构形貌、尺寸、表面/界面结构与其演化等与其光物理性能关系硅纳米结构的光学/光电性质受到形貌、尺寸、组分等诸多因素的影响，因此，对这些影响因素展开系统讨论，理解其作用机制，进展适合的调控手段，最终实现控制硅纳米结构光学/光电性能的目的，对于硅纳米结构在光伏、荧光标记等领域的应用具有重要的意义。近期的讨论还表明，表面/界面是影响纳米材料性能的关键因素之一，深化的讨论有必要重点围绕表面/界面进行。通过理解表面/界面对硅纳米结构性质的影响规律，以此为指导进行相应的表面修饰、改性、功能化，有望在更大围、更有效地实现硅纳米结构光学/光电性能的调控。(3) 高效、稳定光伏器件中硅纳米结构表面的光生电子与空穴的快速复合尽管我们目前已经成功制备了光电转换效率大于 10%的硅纳米阵列结构光伏电池，这种结构具有更大的 p-n 结界面，有利于电荷的快速分离和传输。但是，由于硅纳米结构具有大的比表面积，表面有很多悬空未饱和的化学键，形成很多的电荷缺陷状态，导致电荷在表面的复合速度较快，光电转换效率因此会大幅度降低。如何进行硅纳米结构表面钝化修饰来抑制这种性能衰减现象是硅纳米结构光伏电池讨论中的关键问题。我们将集中讨论硅纳米结构表面 Si-C钝化、表面掺杂或核壳结构等技术，克服硅纳米结构表面光生载流子快速复合的问题。(4) 硅纳...
