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双溪新晶硅薄片技术可使太阳能电池成本减半

2018-09-17 23:04:01 作者: 0人读过 | 我要赞

双溪新晶硅薄片技术可使太阳能电池成本减半

双溪技术公司(TwinCreeksTechnologies)是一家新创公司,一直在默默无闻地经营,今天,公司开发出一种方法,用以制作晶硅薄片,它说可以使硅太阳能电池的生产成本减少一半。公司在一所小工厂展示了这项技术,这是一所每年25兆瓦的太阳能电池工厂,正在建设之中,就在密西西比州(Mississippi)的塞纳陶比亚(Senatobia)。

SivaSivaram是双溪公司首席执行官,他说,公司的技术既减少了所需硅的数量,也减少了生产设备的成本。他声称,公司生产太阳能电池,大约只需每瓦40美分,相比之下,现在最便宜的太阳能电池也需要约80美分。双溪公司已筹集到9300万美元风险资本,再加上密西西比州的贷款和其他来源的资金,公司会用于建设它的太阳能工厂。

晶硅片占太阳能电池的大部分,传统方法制备晶硅片,需要切割块状或柱状硅,形成200微米厚的硅片,这个工艺会把大约一半的硅变成废弃物。业界使用200微米的硅片,因为硅片太薄,就很脆,往往会在生产线上碎裂。但在理论上,它们可以达到20至30微米薄,仍然会同样有效,甚至会更有效地把太阳光转换成电能。

双溪公司的工艺可以制作20微米厚的硅片,基本上没有浪费。这需要使用薄层金属,使它们足够耐用,可以承受传统太阳能电池加工设备。西哇拉姆说,因为大大减少了线锯及相关设备的使用,而且制作更薄的硅片,所以,双溪公司所需的硅量减少了90%,也大大降低了资本费用。他说,这项技术可以添加到现有的生产线上。这家公司的主要计划是出售生产设备,而不是生产太阳能电池。”我预计,到明年这个时候,我们会有六到十二个这样的工具实地使用,”他说。

这个工艺始于真空室,其中,高能氢离子束轰击3毫米厚的晶体硅盘。离子积累的精确深度是20微米,这是由光束电压控制的。一旦积累了足够的离子,机械臂就会快速移去硅片,然后放在炉子里,这样,硅中的离子就会形成微观氢气气泡,这些气泡会扩大,在硅晶片中形成微小裂缝,这就会使20微米厚的硅层剥落下来。公司把金属衬板用于这样的薄层硅上。公司使用的这一专用工艺使它不同于另一家公司,就是阿斯特罗瓦特公司(Astrowatt),这家公司制作的晶圆同样薄。但是,阿斯特罗瓦特公司的硅片只能略为弯曲,这就难以适用传统的生产设备。

双溪公司的硅片可兼容传统的太阳能电池生产设备,而且,也兼容现在使用的一些工艺,可制作先进的太阳能电池设计,如异质结构电池(heterojunctioncells)。西哇拉姆说,这种氢离子工艺可以采用硅以外的单晶材料,包括砷化镓(galliumarsenide),这种半导体生产的太阳能电池,效率打破世界纪录。

使用离子束制作晶硅薄硅片,以前也考虑过,但过于昂贵,难以成为一种实用的制造方法。它需要粒子加速器,产生的离子束要有非常高的电流和非常高的能量,”这样的东西过去是不存在的,”西哇拉姆说。他说,为了使这项技术可行,双溪公司开发出一种离子加速器,比市面上的任何加速器都要”强10倍”。

虽然公司强调,这项技术兼容现有的生产线,但是

双溪新晶硅薄片技术可使太阳能电池成本减半

,它确实要求,至少要有一项改变。通常情况下,硅片经处理,会形成粗糙的表面纹理,这有助于它们吸收光线,而不是反射光线。这种纹理是由金字塔组成,高度相当于双溪公司晶圆的厚度,所以,与新晶片一起使用是不切实际的。

( /董海荣 )

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