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新工藝降低太陽能電池成本

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年06月10日  

一種新穎的方法可以制備薄薄的均勻涂層,這是萊斯大學(RiceUniversity)開發的,可以降低傳統硅太陽能電池的成本,并可以開辟道路,制備新型太陽能電池,這種電池更高效更便宜,勝過傳統電池。


這種技術沉積涂層是采用低溫液相工藝,而不是現在使用的高溫氣相工藝,現在,奈特考爾技術公司(NatcoreTechnology)正在商業化,這家新創公司是在新澤西州(NewJersey)紅岸(RedBank)。該公司計劃,利用這一技術取代標準步驟,在傳統太陽能電池制造中,新增一種抗反射膜,添加到硅片上,以幫助它們吸收更多的光。這也會帶來一種更先進的抗反射技術,稱為黑硅(blacksilicon)。


與此同時,奈特考爾公司正在開發更先進的加工應用,其中包括,制造太陽能電池時,采用碳納米管或納米晶體,這些都稱為量子點。這種太陽能電池要幾年才能商業化,但遠遠優于傳統的太陽能電池。納米太陽能電池以前已經嘗試過,但該公司認為,它的新制造技術可以使它們更便宜。


因為取代了傳統生產線的高溫工藝,這種液基工藝可以降低制造成本。奈特考爾公司總裁查爾斯?普羅維尼(Charlesprovini)估計,取代傳統涂層機,采用他們公司的機器,每年可以使太陽能制造商節省約100萬美元的電力成本。


制造商目前都不使用液相工藝制備抗反射膜,部分原因是,很難使涂層足夠均勻,以用于太陽能電池。問題在于液體工藝通常運行的方式。這種涂層會形成一種反應物,在液體中與表面相互用途。這種反應物耗盡時,沉積速度就會改變,從而導致涂層厚度的變化。萊斯大學研究人員解決了這個問題,他們開發出一種系統,可以不斷補充這種反應物,同時密切監測這種薄膜的厚度。


奈特考爾公司先進的納米太陽能電池設計,要把量子點層沉積在硅太陽能電池上。這種量子點設計可吸收的一些顏色,硅不能吸收,這有可能使太陽能電池效率新增一倍。這以前已經嘗試過,但形成一層量子點要昂貴的加工技術,而且證明難以安排量子點間距,以防止它們之間的不必要放電。奈特考爾公司的這種工藝成本低廉,它供應了一種方法,可以控制量子點排列,在涂抹它們時,采用一層二氧化硅,形成間隔區。該公司已決定,首先要涂抹傳統的硅太陽能電池,使它更便捷,使業內更容易采用這項技術,但是,最終可能會放棄硅片,制成完全依靠量子點的太陽能電池,這就要采用多種量子點,以有效吸收全頻段波長的陽光。


另一種設計,奈特考爾公司正在與柯達公司共同開發,要使用液相沉積工藝(liquiddepositionprocess),沉積碳納米管網絡,采用一種太陽能半導體材料,生產很薄的柔性太陽能電池。奈特考爾公司說,太陽能電池采用這種設計,可以和傳統硅太陽能電池有同樣的效率,但成本大約只有一半就可以制作,在很大程度上,這是因為它們的制備,采用了柯達公司的設備,就是制作照相膠片的同一種設備。由于這種太陽能電池輕便柔韌,所以也更容易安裝,安裝成本會削減一半,奈特考爾公司估計。


安德魯巴倫(AndrewBarron)是萊斯大學化學和材料科學教授,他開發這種液相沉積技術,他說,這種碳納米管設計更接近商業化,勝過量子點設計。他說,研究人員已經制成小型太陽能電池原型,余下的開發工作也必須繼續,制定出制作細節。這種量子點太陽能電池仍處于早期階段,研究人員至今只是使用這種液體工藝,以表明可以使這些量子點的分布符合要求。他們還沒有制成太陽能電池。


奈特考爾公司已籌集到約600萬美元,這是因為在加拿大證券交易所公開發行股票。它也與我國和意大利的一些公司簽署了合資協議。這家公司計劃,把它的技術授權給別人,而不是自己制造太陽能電池。公司目前正在測試一種樣機型號的商用級液相沉積機,普羅維尼說,公司已有4家太陽能電池制造商,排隊要購買這種商用版本的機器,只要公司符合一定的技術標準。


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