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新工艺降低太阳能电池成本

2012-05-23 14:45:22点击:

一种新颖的方法可以制备薄薄的均匀涂层,这是莱斯大学(Rice University)开发的,可以降低传统硅太阳能电池的成本,并可以开辟道路,制备新型太阳能电池,这种电池更高效更便宜,胜过传统电池。


  这种技术沉积涂层是采用低温液相工艺,而不是现在使用的高温气相工艺,现在,奈特考尔技术公司(Natcore Technology)正在商业化,这家新创公司是在新泽西州(New Jersey)红岸(Red Bank)。该公司计划,利用这一技术取代标准步骤,在传统太阳能电池制造中,增加一种抗反射膜,添加到硅片上,以帮助它们吸收更多的光。这也会带来一种更先进的抗反射技术,称为黑硅(black silicon)。


  与此同时,奈特考尔公司正在开发更先进的加工应用,其中包括,制造太阳能电池时,采用碳纳米管或纳米晶体,这些都称为量子点。这种太阳能电池需要几年才能商业化,但远远优于传统的太阳能电池。纳米太阳能电池以前已经尝试过,但该公司认为,它的新制造技术可以使它们更便宜。


  因为取代了传统生产线的高温工艺,这种液基工艺可以降低制造成本。奈特考尔公司总裁查尔斯?普罗维尼(Charles Provini)估计,取代传统涂层机,采用他们公司的机器,每年可以使太阳能制造商节省约100万美元的电力成本。


  制造商目前都不使用液相工艺制备抗反射膜,部分原因是,很难使涂层足够均匀,以用于太阳能电池。问题在于液体工艺通常运行的方式。这种涂层会形成一种反应物,在液体中与表面相互作用。这种反应物耗尽时,沉积速度就会改变,从而导致涂层厚度的变化。莱斯大学研究人员解决了这个问题,他们开发出一种系统,可以不断补充这种反应物,同时密切监测这种薄膜的厚度。


  奈特考尔公司先进的纳米太阳能电池设计,需要把量子点层沉积在硅太阳能电池上。这种量子点设计可吸收的一些颜色,硅不能吸收,这有可能使太阳能电池效率增加一倍。这以前已经尝试过,但形成一层量子点需要昂贵的加工技术,而且证明难以安排量子点间距,以避免它们之间的不必要放电。奈特考尔公司的这种工艺成本低廉,它提供了一种方法,可以控制量子点排列,在涂抹它们时,采用一层二氧化硅,形成间隔区。该公司已决定,首先要涂抹传统的硅太阳能电池,使它更便捷,使业内更容易采用这项技术,但是,最终可能会放弃硅片,制成完全依靠量子点的太阳能电池,这就要采用多种量子点,以有效吸收全频段波长的阳光。


  另一种设计,奈特考尔公司正在与柯达公司共同开发,需要使用液相沉积工艺(liquid deposition process),沉积碳纳米管网络,采用一种太阳能半导体材料,生产很薄的柔性太阳能电池。奈特考尔公司说,太阳能电池采用这种设计,可以和传统硅太阳能电池有同样的效率,但成本大约只有一半就可以制作,在很大程度上,这是因为它们的制备,采用了柯达公司的设备,就是制作照相胶片的同一种设备。由于这种太阳能电池轻便柔韧,所以也更容易安装,安装成本会削减一半,奈特考尔公司估计。


  安德鲁巴伦(Andrew Barron)是莱斯大学化学和材料科学教授,他开发这种液相沉积技术,他说,这种碳纳米管设计更接近商业化,胜过量子点设计。他说,研究人员已经制成小型太阳能电池原型,余下的开发工作也必须继续,制定出制作细节。这种量子点太阳能电池仍处于早期阶段,研究人员至今只是使用这种液体工艺,以表明可以使这些量子点的分布符合要求。他们还没有制成太阳能电池。


  奈特考尔公司已筹集到约600万美元,这是因为在加拿大证券交易所公开发行股票。它也与中国和意大利的一些公司签署了合资协议。这家公司计划,把它的技术授权给别人,而不是自己制造太阳能电池。公司目前正在测试一种样机型号的商用级液相沉积机,普罗维尼说,公司已有4家太阳能电池制造商,排队要购买这种商用版本的机器,只要公司符合一定的技术标准。
来源: LED环球在线