太阳能电池“向阳面”的连接电极不仅需要导电，而且要透明。因此，目前电极不是通过使用一个粗网格形式的薄银带挤压到铜箔表面上，就是通过使用导电的铟锡氧化物（ITO）化合物的一个透明层制成。但是，这些都不是理想的解决方案。因为银是贵金属、相对昂贵，并且具有纳米尺寸的银颗粒氧化特别快;同时，铟是地球地壳的最稀有的元素之一，可能只会持续提供数年。

银纳米线网格

Silke Christiansen教授团队的Manuela Göbelt现在已经研制出一个优雅的新的解决方案，通过只使用小部分银，并且完全不适用铟来生产一种有趣的技术性电极。博士学生开始使用湿化学技术制成的银纳米线在乙醇中的悬浮液。然后她将此悬浮液用移液管转移到衬底上，在此情况下基底是硅太阳能电池。随着溶剂蒸发，银纳米线变成松散网格并保持透明，但具有足够的密集以形成不间断的电流路径。

用AZO晶体进行封装

接着，Göbelt使用原子层沉积技术来逐渐施加高掺杂的宽能隙半导体AZO涂层。 AZO由掺杂铝的氧化锌构成。它比ITO便宜得多，只透明，但是不太导电。这个过程导致微小AZO晶体在银纳米线上形成，将其完全笼罩其中，最后填充在间隙中。银纳米线，测量直径约120纳米，覆盖着一层约100纳米的AZO，并且通过该方法封装起来。

质量图计算

电导率的测量结果表明，新开发的复合电极比得上常规银栅电极。然而，它的性能取决于纳米线是如何互连的，这又决定于纳米线的长度和银纳米线在悬浮液中的浓度。科学家们能够提前用电脑指定网络化的程度。使用专门开发的图像分析算法，它们可以评价用扫描电子显微镜拍摄的图像，并以此预测这些电极的导电性。

“我们正在调查，纳米线的给定连续导电通路在哪里发生中断，看看哪里的网络还不是最佳的，” Ralf Keding解释说。即使是高性能计算机，它在最初仍然花了近五天才计算好电极的“质量图”。该软件现在正在优化以减少计算时间。 “图像分析给了我们有价值的线索，关于在哪里我们需要集中力量提高电极的表现，如通过改变导线长度或溶液中的导线密度来提高覆盖较差地区的网络连接，”Göbelt说 。

传统电极的实用替代品

“我们已经开发出一种实用的、具有成本效益的替代品，可以代替传统的丝网印刷栅电极以及由材料瓶颈然威胁的普通ITO，” HZB的能源转换纳米构架研究所负责人Christiansen说，他还指导了一个马克斯普朗克研究所光科学（MPL）的项目团队。

只有一小部分的银，几乎没有阴影效应

新电极实际上只使用每平方米0.3克的银制成，而以往的银栅电极需要使用接近15至20克的银。此外，新的电极对太阳能电池只有相当小的阴影。 “银纳米线网络是那么细，在太阳能转换中几乎没有光因为阴影被损失掉，” Göbelt解释。相反，她希望“通过等离子体效应，银纳米线甚至有可能以特定的方式散射光，而变成太阳能电池的光吸收剂”。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶   校正：摩天轮