中國儲能網(wǎng)訊:采用熱絲化學氣相沉積法,在真空室把硅氣體加熱到700℃,使氣體分解,把硅薄膜直接沉積在基質(zhì)材料上,只需幾秒鐘,形成的硅層有5至10微米厚。
近年來,太陽能電池板的成本已大幅下降,但仍然需要進一步下降,因為太陽能發(fā)電要與煤或天然氣發(fā)電競爭。這個行業(yè)需要找到一些東西,應比傳統(tǒng)晶硅更便宜,晶硅見于今天的絕大多數(shù)太陽能電池。
提高發(fā)電效率:新創(chuàng)公司安普爾斯公司認為,它的技術可以降低晶體硅太陽能電池板的發(fā)電成本,使低于每瓦50美分。
安普爾斯公司(Ampulse)是一家新創(chuàng)公司,在科羅拉多州(Colorado)戈爾登(Golden),這家公司認為它有辦法。公司表示,這需要結(jié)合高效轉(zhuǎn)換太陽能的晶體硅與低成本薄膜制造方法,這可以降低晶體硅太陽能電池板的發(fā)電成本,降低到每瓦50美分以下。
傳統(tǒng)晶硅太陽能電池的制備方法,耗時,耗能,效率非常低。富硅氣體被加熱到1400°C,制成使大晶體或錠,然后切成薄晶圓,這一過程需要幾天的時間,會使大約一半的硅原料變成不可用的鋸屑。
安普爾斯公司使用的氣相沉積工藝(vapor deposition process),開發(fā)者是科羅拉多州戈爾登的國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory),這一工藝可以在柔性金屬箔上培育硅晶體。
這一工藝稱為熱絲化學氣相沉積(hot-wire chemical vapor deposition)。這種鎢絲類似白熾燈泡中所見的鎢絲,用來加熱硅氣體,在真空室加熱到700℃,使氣體分解,把硅薄膜直接沉積在基質(zhì)材料上,只需幾秒鐘。這樣形成的硅層有 5至10微米厚,足以把照射到太陽能板上的大多數(shù)太陽能轉(zhuǎn)化為電能。相比之下,傳統(tǒng)的晶硅片厚度約200微米。
安普爾斯公司結(jié)合了氣相沉積法與一種新型基板,這種基板是橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)開發(fā)的。這種基板會使硅晶體的生長具有均勻的排列和方向,這是一個關鍵要求,可以保持電池的高效率。
氣相沉積法以前一直用其他基板生產(chǎn)薄膜非晶硅(amorphous silicon)。但是,這樣的硅晶體缺乏均勻的晶體排列,因此,會顯著降低太陽能的轉(zhuǎn)換效率。
這家公司目前正在安裝試點規(guī)模的生產(chǎn)設施,就在可再生能源實驗室,設施制造者是德國光伏設備制造商羅斯&勞微系統(tǒng)公司(Roth & Rau Microsystems)。
肯•澤維貝爾(Ken Zweibel)是華盛頓特區(qū)(Washington, D.C.)喬治•華盛頓大學(George Washington University)太陽能研究所所長,他說,安普爾斯公司的做法很有趣,但面臨著技術挑戰(zhàn)和激烈的競爭。“歷史上的薄膜硅充斥著失敗和被淘汰的技術,”澤維貝爾說。“這對于安普爾斯公司而言,會是一場長期、艱難的攀登。”
澤維貝爾說,有過剩的傳統(tǒng)晶硅模塊來自中國,更新穎的薄膜太陽能是采用更奇特的材料制成,這些材料有碲化鎘(cadmium telluride)和銅銦鎵(二)硒(copper indium gallium (di)selenide),這就使晶硅成為一匹“非常黑馬”。例如,第一太陽能公司(First Solar)已生產(chǎn)碲化鎘薄膜模塊,產(chǎn)生的電力約每瓦70美分,而且計劃進一步降低這一價格。
但是,如果可以制造高效薄膜硅板,那么,這種材料成本低,供應充足,可能會優(yōu)于其他更奇特的薄膜材料。
安普爾斯公司的官員拒絕說明已取得的效率,就是他們在實驗室試驗中迄今已取得的效率,但是他們說,他們最初的產(chǎn)品會有15%的效率,會在12至18個月內(nèi)供貨。
澤維貝爾仍持懷疑態(tài)度。“如果我是一個投資者,我不會到哪兒都帶著錢,除非我有了某種標準,了解他們在實驗室已經(jīng)取得的水平。”