美國(guó)密歇根大學(xué)研究人員1月24日表示，他們開(kāi)發(fā)出一種低溫制造晶體硅的新途徑，有望讓計(jì)算機(jī)和太陽(yáng)能電池更便宜更環(huán)保。

二氧化硅約占地殼總量的40%，但是將二氧化硅轉(zhuǎn)變成晶體硅的工業(yè)方式不僅成本高，同時(shí)極端的加工條件帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染。密歇根大學(xué)化學(xué)和應(yīng)用物理教授史蒂芬·馬爾多納多說(shuō)，目前現(xiàn)代電子產(chǎn)品中的晶體硅是在超過(guò)2000華氏度（約1093攝氏度）高溫條件下通過(guò)一系列高能耗化學(xué)反應(yīng)獲得，整個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳。

馬爾多納多率領(lǐng)的研究小組最近尋找到了在180華氏度（82攝氏度）下直接獲取硅晶體的途徑，他們的發(fā)現(xiàn)借助了人們?cè)谧约覐N房中便可觀察到的糖水結(jié)晶現(xiàn)象——當(dāng)糖的水溶液呈超飽和狀態(tài)時(shí)，糖會(huì)自然地形成晶體。

馬爾多納多說(shuō)，在他們的研究中，液體金屬取代了水溶劑，硅取代了糖溶質(zhì)，所得到的溶液含有四氯化硅，并被分成堆積在液體鎵金屬電極中。來(lái)自鎵金屬的電子將四氯化硅轉(zhuǎn)變成原料硅，而原料硅隨后被溶入液體金屬中。液體金屬是這一新途徑加工過(guò)程中十分重要的一個(gè)方面，許多固體金屬也能提供將四氯化硅轉(zhuǎn)變成原料硅所需的電子，但是只有像鎵這樣的金屬才能在不需要額外熱能的情況下形成幫助硅晶體生成的液體。

堆積在液體鎵電極表面的晶體硅為深色薄片，其直徑為1/2000毫米。馬爾多納多希望通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝獲得更大尺寸的硅晶體，專(zhuān)門(mén)用于光電轉(zhuǎn)換或儲(chǔ)能等方面。研究小組正在了解晶體硅生產(chǎn)新途徑中的幾個(gè)變量，其中包括使用其他低熔點(diǎn)的金屬合金。

如果新途徑被證明可行，那么其將具有十分重大的意義，特別是對(duì)太陽(yáng)能工業(yè)而言。晶體硅是目前最主要的太陽(yáng)能材料，硅的高成本導(dǎo)致眾多研究人員在積極尋求替代半導(dǎo)體。不過(guò)，馬爾多納多同時(shí)表示，現(xiàn)在要精確地計(jì)算出新途徑究竟能讓硅晶體的價(jià)格下降多少還為時(shí)過(guò)早，但是新途徑的確具有規(guī)模化、低成本和環(huán)保生產(chǎn)晶體硅的潛力。他們還在探索其他方法，包括使用其他低熔點(diǎn)金屬合金，最終實(shí)現(xiàn)一步將二氧化硅轉(zhuǎn)變成晶體硅。（記者毛黎 王小龍）

總編輯圈點(diǎn)

硅是我們這個(gè)星球上儲(chǔ)藏最豐量的材料之一。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類(lèi)的思維。如今，我們的生活中幾乎處處可見(jiàn)“硅”的身影和作用，晶體硅太陽(yáng)能電池也是近年來(lái)形成產(chǎn)業(yè)化最快的。太陽(yáng)能雖為綠色新能源產(chǎn)業(yè)，然而其所需硅的提取卻污染耗能，使得這一綠色產(chǎn)業(yè)平添了一抹灰色，而文中提到的低溫生產(chǎn)晶體硅新途徑或?qū)⑦€原“綠”的本色。