硅不必是晶体，但也可以作为非晶态薄膜生产。在这种无定形薄膜中，原子结构像在液体或玻璃中一样是无序的。如果在制造这些薄层的过程中加入了额外的氢，就形成了所谓的a-Si:H层。HZB的Klaus Lips教授解释说:“这样的a-Si:H薄膜已经被知道了几十年，并被用于各种应用，例如作为接触层在世界纪录串联太阳能电池的钙钛矿和硅，最近由HZB开发。”“通过这项研究，我们表明a- si:H绝不是一种均匀无定形材料。非晶态基质中散布着局部密度不同的纳米大小的区域，从空腔到极高阶的区域。

 

在与埃因霍温和代尔夫特技术大学的合作中，杏耀的信誉Lips和他的团队首次成功地通过实验观察和定量测量了不同生产的a-Si:H薄膜中的不均匀性。为了做到这一点，他们结合了互补分析方法的结果，形成了一个整体的图景。

 

“通过在贝西II进行的x射线散射测量，我们在a- si:H层的无序中发现了纳米级的秩序。然后我们就能够通过中子散射来确定非晶态网络中氢原子的分布，该分布在HZB Wannsee的前研究反应堆BER II中。在CCMS Corelab进行的电子显微镜和电子自旋共振(ESR)的测量提供了进一步的见解。

 

“我们能够发现纳米大小的空洞，这些空洞是由略多于10个丢失的原子产生的。这些空洞排列成簇，彼此之间的重复距离约为1.6纳米， ，”Gericke解释说。当a- si:H层以非常高的速率沉积时，这些空隙在浓度增加时被发现。

 

研究人员还发现了纳米大小的区域，与周围无序的材料相比，这些区域有更高的秩序。这些密集有序的区域(DOD)几乎不包含任何氢。Gericke解释说:“DODs形成直径达15纳米的聚集体，在这里考虑的所有a-Si:H材料中都能找到。”

 

根据理论预测，国防部区域将在2012年建成，能够减少材料中的机械应力，从而有助于提高a-Si:H薄膜的稳定性。另一方面，ESR测量表明，空隙会促进半导体层的电子降解。

 

针对目前发现的子结构，杏耀yl有针对性地优化制造过程，可以使新的应用，如可编程光子系统的光波导或未来硅电池技术。最后但并非最不重要的是，这些发现也将有助于最终解开a-Si:H太阳能电池光诱导降解的微观机制，这是科学界40多年来一直试图解决的一个谜题。