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(de)生產(chan)成本減少一半(ban)。公司在(zai)一所小工廠(chang)展示了這(zhe)項技術(shu),這(zhe)是一所每年25兆瓦的(de)太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)工廠(chang),正在(zai)建(jian)設之中,就在(zai)密西(xi)西(xi)比州(Mississippi)的(de)塞納陶比亞(Senatobia)。
柔(rou)(rou)性電(dian)源(yuan):雙溪公司(si)20微米厚的金屬涂(tu)層硅片柔(rou)(rou)韌(ren)強大。
西(xi)(xi)哇?西(xi)(xi)哇拉姆(Siva Sivaram)是雙溪(xi)公(gong)(gong)司(si)(si)(si)(si)首席(xi)執行官,他說,公(gong)(gong)司(si)(si)(si)(si)的技術既(ji)減少了所需(xu)硅的數量,也減少了生(sheng)產設備的成本(ben)。他聲(sheng)稱,公(gong)(gong)司(si)(si)(si)(si)生(sheng)產太陽能電(dian)池,大(da)約只需(xu)每(mei)瓦40美分,相(xiang)比之下,現在(zai)最便宜的太陽能電(dian)池也需(xu)要(yao)約80美分。雙溪(xi)公(gong)(gong)司(si)(si)(si)(si)已(yi)籌集到9300萬美元風險資本(ben),再加上(shang)密(mi)西(xi)(xi)西(xi)(xi)比州的貸款和其(qi)他來源(yuan)的資金(jin),公(gong)(gong)司(si)(si)(si)(si)會用于建設它的太陽能工廠。
晶(jing)硅(gui)(gui)(gui)片(pian)占太陽能電池的(de)大部分,傳統方法制備晶(jing)硅(gui)(gui)(gui)片(pian),需(xu)要切割塊狀(zhuang)(zhuang)或柱狀(zhuang)(zhuang)硅(gui)(gui)(gui),形成(cheng)200微米(mi)厚的(de)晶(jing)圓,這個工(gong)藝(yi)會(hui)(hui)把(ba)大約一半的(de)硅(gui)(gui)(gui)變成(cheng)廢(fei)棄(qi)物(wu)。業界使用200微米(mi)的(de)晶(jing)圓,因為晶(jing)圓太薄,就很(hen)脆(cui),往往會(hui)(hui)在生產線上(shang)碎裂。但(dan)在理論(lun)上(shang),它們(men)可以達(da)到20至30微米(mi)薄,仍然(ran)會(hui)(hui)同樣有(you)效,甚至會(hui)(hui)更(geng)有(you)效地把(ba)太陽光轉(zhuan)換成(cheng)電能。
雙溪公(gong)司的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝可以制作20微(wei)米厚(hou)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)片(pian),基本上沒有浪費。這(zhe)需(xu)要使用(yong)薄層金屬,使它(ta)們足夠耐(nai)用(yong),可以承受傳統太陽能電池(chi)加工(gong)設備。西(xi)哇拉姆(mu)說,因為大(da)大(da)減(jian)少(shao)了(le)線鋸(ju)及(ji)相關設備的(de)(de)(de)(de)使用(yong),而且(qie)制作更薄的(de)(de)(de)(de)晶圓,所以,雙溪公(gong)司所需(xu)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)量(liang)減(jian)少(shao)了(le)90%,也大(da)大(da)降低了(le)資(zi)本費用(yong)。他(ta)(ta)說,這(zhe)項技術可以添加到現有的(de)(de)(de)(de)生產(chan)線上。這(zhe)家公(gong)司的(de)(de)(de)(de)主要計(ji)劃是出售生產(chan)設備,而不是生產(chan)太陽能電池(chi)。“我(wo)預計(ji),到明年這(zhe)個(ge)時候,我(wo)們會有六到十(shi)二(er)個(ge)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)工(gong)具實地使用(yong),”他(ta)(ta)說。
加快太(tai)陽能發電(dian):雙溪公司(si)的海曝離3(Hyperion 3)是離子(zi)加速器,用氫離子(zi)轟(hong)擊硅(gui)板(ban)(ban),產生(sheng)非常薄的太(tai)陽能硅(gui)片(pian),用于(yu)太(tai)陽能電(dian)池(chi)。硅(gui)板(ban)(ban)排列在(zai)所說結構(gou)的外圍,離子(zi)撞(zhuang)擊晶圓時,這些結構(gou)會旋轉。
這個工藝始(shi)于真(zhen)空室(shi),其中,高能(neng)氫(qing)離(li)(li)(li)子(zi)束轟擊3毫米厚(hou)的(de)(de)晶(jing)體硅(gui)盤。離(li)(li)(li)子(zi)積累的(de)(de)精確深度是20微米,這是由光束電壓(ya)控制的(de)(de)。一(yi)旦積累了足(zu)夠的(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi),機械(xie)臂就會快速移(yi)去(qu)晶(jing)圓,然后放在爐子(zi)里,這樣(yang)(yang),硅(gui)中的(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi)就會形成(cheng)微觀氫(qing)氣(qi)氣(qi)泡(pao),這些氣(qi)泡(pao)會擴大(da),在硅(gui)晶(jing)片中形成(cheng)微小裂縫,這就會使(shi)20微米厚(hou)的(de)(de)硅(gui)層剝落下來。公司(si)(si)把金屬襯板用于這樣(yang)(yang)的(de)(de)薄(bo)層硅(gui)上。公司(si)(si)使(shi)用的(de)(de)這一(yi)專用工藝使(shi)它不同(tong)(tong)于另一(yi)家(jia)公司(si)(si),就是阿(a)(a)斯(si)特(te)(te)羅瓦(wa)特(te)(te)公司(si)(si)(Astrowatt),這家(jia)公司(si)(si)制作的(de)(de)晶(jing)圓同(tong)(tong)樣(yang)(yang)薄(bo)。但是,阿(a)(a)斯(si)特(te)(te)羅瓦(wa)特(te)(te)公司(si)(si)的(de)(de)晶(jing)圓只能(neng)略為彎曲,這就難以適用傳統的(de)(de)生(sheng)產(chan)設備。
雙(shuang)溪公司的(de)(de)晶(jing)圓可兼容傳統的(de)(de)太(tai)陽(yang)能電池生產(chan)設(she)備(bei),而(er)且(qie),也(ye)兼容現在使用的(de)(de)一(yi)些(xie)工藝,可制作先進的(de)(de)太(tai)陽(yang)能電池設(she)計,如異質結構(gou)電池(heterojunction cells)。 西哇拉姆說,這種(zhong)(zhong)氫(qing)離(li)子(zi)工藝可以采用硅以外(wai)的(de)(de)單晶(jing)材料,包括砷化鎵(gallium arsenide),這種(zhong)(zhong)半(ban)導體生產(chan)的(de)(de)太(tai)陽(yang)能電池,效率打破世界(jie)紀錄。
使用離(li)(li)子束制作晶硅薄晶圓,以前也(ye)考慮過,但過于昂貴,難以成(cheng)為(wei)(wei)一種實(shi)用的(de)(de)制造方(fang)法。它需(xu)要(yao)粒(li)子加速器(qi),產生(sheng)的(de)(de)離(li)(li)子束要(yao)有(you)非常(chang)高的(de)(de)電流和非常(chang)高的(de)(de)能量,“這(zhe)樣的(de)(de)東西過去是不(bu)存在的(de)(de),”西哇拉姆說。他說,為(wei)(wei)了使這(zhe)項技術可行,雙溪(xi)公司(si)開發出一種離(li)(li)子加速器(qi),比市(shi)面上的(de)(de)任何(he)加速器(qi)都(dou)要(yao)“強10倍(bei)”。
雖(sui)然(ran)公(gong)司強(qiang)調,這項(xiang)技術兼容現(xian)有(you)的(de)生產線,但是(shi)(shi),它(ta)確實要(yao)求,至少要(yao)有(you)一(yi)項(xiang)改(gai)變。通常情況(kuang)下,晶圓經(jing)處理,會形成(cheng)粗糙的(de)表(biao)面(mian)紋理,這有(you)助于它(ta)們(men)吸收光線,而(er)不是(shi)(shi)反射光線。這種(zhong)紋理是(shi)(shi)由金字(zi)塔(ta)組成(cheng),高(gao)度相當(dang)于雙溪公(gong)司晶圓的(de)厚度,所以,與新(xin)晶片一(yi)起(qi)使(shi)用是(shi)(shi)不切實際的(de)。
