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生產工藝提高預計太陽能電池成本減半

雙溪技術公司(Twin Creeks Technologies)是一家新創公司,一直在默默無聞地經營,今天,公司開發出一種方法,用以制作晶硅薄片,它說可以使硅太陽能電池的生(sheng)產成(cheng)本(ben)減少一(yi)半。公司在(zai)一(yi)所小(xiao)工(gong)(gong)廠(chang)展示(shi)了這項技術,這是一(yi)所每年25兆瓦的太陽(yang)能電池工(gong)(gong)廠(chang),正在(zai)建設之(zhi)中,就(jiu)在(zai)密西西比(bi)州(Mississippi)的塞納陶比(bi)亞(Senatobia)。


  柔(rou)性電源:雙溪公(gong)司20微(wei)米厚的金(jin)屬涂(tu)層硅(gui)片(pian)柔(rou)韌強大。


  西哇(wa)?西哇(wa)拉姆(Siva Sivaram)是雙溪(xi)公(gong)司(si)首席執行官,他(ta)說,公(gong)司(si)的(de)技術既減少(shao)了所需硅的(de)數量,也(ye)減少(shao)了生(sheng)(sheng)產設備(bei)的(de)成本。他(ta)聲稱,公(gong)司(si)生(sheng)(sheng)產太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電池(chi),大約(yue)只需每瓦40美分(fen),相比之(zhi)下,現在最便宜的(de)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)電池(chi)也(ye)需要約(yue)80美分(fen)。雙溪(xi)公(gong)司(si)已籌集到9300萬美元風險資(zi)本,再(zai)加上密西西比州(zhou)的(de)貸款和其(qi)他(ta)來源的(de)資(zi)金,公(gong)司(si)會用于(yu)建設它的(de)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)工(gong)廠(chang)。


  晶(jing)硅片占(zhan)太陽能(neng)電池的(de)大部分,傳統方法制備(bei)晶(jing)硅片,需要(yao)切割塊狀或柱(zhu)狀硅,形成(cheng)200微(wei)米厚(hou)的(de)晶(jing)圓,這個(ge)工(gong)藝會把大約一半(ban)的(de)硅變成(cheng)廢(fei)棄物。業界使用200微(wei)米的(de)晶(jing)圓,因為晶(jing)圓太薄(bo),就很脆(cui),往往會在生(sheng)產線上(shang)碎裂。但在理論上(shang),它們可以達到20至(zhi)30微(wei)米薄(bo),仍然會同樣有效(xiao),甚至(zhi)會更有效(xiao)地把太陽光轉換成(cheng)電能(neng)。


  雙溪公(gong)司(si)的(de)工藝可(ke)以制作20微米(mi)厚(hou)的(de)硅片,基本(ben)上(shang)沒有浪費。這(zhe)需要(yao)使(shi)用(yong)薄(bo)層金屬,使(shi)它們足夠耐(nai)用(yong),可(ke)以承(cheng)受傳統太陽能電池加(jia)工設(she)備(bei)。西哇拉(la)姆(mu)說,因為大(da)大(da)減少了(le)(le)線鋸及相(xiang)關設(she)備(bei)的(de)使(shi)用(yong),而且制作更薄(bo)的(de)晶圓,所以,雙溪公(gong)司(si)所需的(de)硅量減少了(le)(le)90%,也大(da)大(da)降低了(le)(le)資本(ben)費用(yong)。他說,這(zhe)項技術可(ke)以添加(jia)到現有的(de)生產(chan)線上(shang)。這(zhe)家公(gong)司(si)的(de)主要(yao)計劃是出售生產(chan)設(she)備(bei),而不是生產(chan)太陽能電池。“我(wo)預計,到明年這(zhe)個(ge)時(shi)候(hou),我(wo)們會(hui)有六到十(shi)二個(ge)這(zhe)樣的(de)工具實地使(shi)用(yong),”他說。


  加快太陽(yang)能(neng)(neng)發電:雙溪公(gong)司(si)的(de)海(hai)曝離3(Hyperion 3)是(shi)離子(zi)加速器,用氫離子(zi)轟擊硅板,產生非常薄的(de)太陽(yang)能(neng)(neng)硅片,用于太陽(yang)能(neng)(neng)電池。硅板排(pai)列在所說結(jie)構的(de)外圍,離子(zi)撞擊晶圓時,這些結(jie)構會旋轉。


  這個工(gong)藝始于真空(kong)室(shi),其中,高能(neng)氫(qing)離子(zi)(zi)束轟擊3毫米(mi)厚的(de)晶(jing)體硅(gui)盤。離子(zi)(zi)積(ji)累的(de)精確深(shen)度是(shi)(shi)20微(wei)米(mi),這是(shi)(shi)由光(guang)束電壓控制的(de)。一旦積(ji)累了足夠的(de)離子(zi)(zi),機械臂(bei)就會快速移去晶(jing)圓,然后放(fang)在(zai)爐子(zi)(zi)里,這樣(yang),硅(gui)中的(de)離子(zi)(zi)就會形成微(wei)觀(guan)氫(qing)氣氣泡(pao),這些氣泡(pao)會擴大,在(zai)硅(gui)晶(jing)片中形成微(wei)小裂縫(feng),這就會使20微(wei)米(mi)厚的(de)硅(gui)層剝(bo)落(luo)下來。公(gong)司把金屬襯板用(yong)(yong)于這樣(yang)的(de)薄層硅(gui)上。公(gong)司使用(yong)(yong)的(de)這一專用(yong)(yong)工(gong)藝使它不(bu)同(tong)于另一家(jia)公(gong)司,就是(shi)(shi)阿(a)斯特(te)羅(luo)瓦特(te)公(gong)司(Astrowatt),這家(jia)公(gong)司制作的(de)晶(jing)圓同(tong)樣(yang)薄。但是(shi)(shi),阿(a)斯特(te)羅(luo)瓦特(te)公(gong)司的(de)晶(jing)圓只能(neng)略為彎曲,這就難(nan)以適用(yong)(yong)傳(chuan)統的(de)生(sheng)產設備(bei)。


  雙溪公司(si)的(de)晶(jing)圓可兼(jian)容傳統的(de)太(tai)(tai)陽(yang)能電池(chi)生(sheng)產設(she)備,而且,也兼(jian)容現在使用的(de)一些工(gong)藝,可制(zhi)作先進(jin)的(de)太(tai)(tai)陽(yang)能電池(chi)設(she)計,如異質結構電池(chi)(heterojunction cells)。 西(xi)哇(wa)拉(la)姆(mu)說,這(zhe)種(zhong)氫離(li)子工(gong)藝可以采(cai)用硅以外的(de)單晶(jing)材(cai)料,包括砷化鎵(gallium arsenide),這(zhe)種(zhong)半導體(ti)生(sheng)產的(de)太(tai)(tai)陽(yang)能電池(chi),效(xiao)率打破(po)世界紀錄(lu)。


  使(shi)用(yong)離(li)(li)子(zi)(zi)束制(zhi)作晶硅薄晶圓,以前(qian)也考(kao)慮過,但過于昂貴,難以成為一種(zhong)實用(yong)的(de)制(zhi)造方(fang)法。它需(xu)要(yao)粒子(zi)(zi)加(jia)(jia)速器(qi),產生(sheng)的(de)離(li)(li)子(zi)(zi)束要(yao)有(you)非(fei)常(chang)高的(de)電流和非(fei)常(chang)高的(de)能量,“這(zhe)樣的(de)東(dong)西(xi)過去是(shi)不存在的(de),”西(xi)哇拉姆(mu)說。他說,為了使(shi)這(zhe)項技術(shu)可行,雙(shuang)溪公司開發出一種(zhong)離(li)(li)子(zi)(zi)加(jia)(jia)速器(qi),比市面上的(de)任何(he)加(jia)(jia)速器(qi)都(dou)要(yao)“強10倍”。


  雖然公司強調,這項技術兼容現(xian)有的(de)生產線(xian),但是,它(ta)確實要求(qiu),至少(shao)要有一項改變(bian)。通常(chang)情況下(xia),晶圓(yuan)經(jing)處理(li),會形成(cheng)粗(cu)糙的(de)表面紋理(li),這有助于(yu)它(ta)們吸(xi)收光線(xian),而不(bu)是反射光線(xian)。這種(zhong)紋理(li)是由(you)金字塔組(zu)成(cheng),高度(du)相當于(yu)雙溪公司晶圓(yuan)的(de)厚度(du),所以,與新晶片一起使(shi)用是不(bu)切實際(ji)的(de)。

 

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