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由美國賓夕法尼亞州立大學(xué)（The Pennsylvania State University，PSU）和英國南安普頓大學(xué)（University of Southampton）組成的研究小組，在以SiO2為主要成分的光纖核心部分成功制備了同心圓狀硅半導體的pin結。pin結具有光電轉換功能，一旦有光照射，就會(huì )與太陽(yáng)能電池一樣產(chǎn)生電動(dòng)勢。如果形成布線(xiàn)，便可成為纖維狀太陽(yáng)能電池或快速響應的光檢測器（PD：photodetector）。
長(cháng)1m的太陽(yáng)能電池（攝影：賓夕法尼亞州立大學(xué)Badding實(shí)驗室）
優(yōu)點(diǎn)是可制造長(cháng)度在10m以上
PSU化學(xué)教授John Badding等的研究小組采用以同心圓狀制備p+型、i型及n+型硅半導體的技術(shù)，在光纖的核心部分制備了pin結（圖1）。具體做法是用高壓化學(xué)氣相沉積法（CVD）向中空的光纖內部吹入硅烷（SiH4）氣體，通過(guò)溫度控制等使其結晶而成。
圖1：同心圓狀pin結
圖為太陽(yáng)能電池光纖的截面。中心是p＋層，往外依次是i層和n＋層。（攝影：賓夕法尼亞州立大學(xué)Badding實(shí)驗室）
在圓筒型太陽(yáng)能電池方面，也有其他開(kāi)發(fā)同心圓狀太陽(yáng)能電池的案例，但此次的pin結直徑非常小，只有約13μm。目前可制備的長(cháng)度為1m～數m，但“如果采用最近我們開(kāi)發(fā)的方法，應該可以做大10m以上”（Badding）。
這種光纖型太陽(yáng)能電池非常柔軟，可以像布一樣編織，做成帶發(fā)電功能的衣服，還可以將手機等外殼的曲面部分做成太陽(yáng)能電池?！霸瓉?lái)的平面太陽(yáng)能電池能發(fā)電的光照射角度有限制，而這種光纖型太陽(yáng)能電池對光的照射角度基本沒(méi)有依賴(lài)性”（Badding）。
不過(guò)，目前這種光纖還未內置從pin結獲取電力的布線(xiàn)。但Badding等人已在光纖中集成過(guò)電路，因此內置布線(xiàn)應該不是多大問(wèn)題。
另一方面，這種pin結已經(jīng)確認可以作為PD來(lái)工作。由于pin結非常微細，因此對1.8GHz的高頻率可見(jiàn)光激光脈沖具有響應性。
光纖中集成了各種功能
Badding等的研究小組從2006年就開(kāi)始研究在光纖中安裝各種功能的技術(shù)。2006年成功在光纖的核心部分制備了非晶硅。2008年前后，開(kāi)發(fā)出了制備單晶硅的技術(shù)，并于2011年開(kāi)發(fā)出了制備肖特基二極管及簡(jiǎn)單電路的技術(shù)。
Badding等的最終目標是開(kāi)發(fā)出芯線(xiàn)內部不僅集成有此次的光電轉換功能、還集成有電信號高速處理電路的光纖。如果能夠實(shí)現，那么用一根光纖即可實(shí)現發(fā)電、光電信號轉換、電信號處理及光通信。
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