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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產成(cheng)本減少一半(ban)。公司(si)在一所小工廠(chang)展(zhan)示了這項技術,這是一所每年25兆瓦的太陽能電池(chi)工廠(chang),正在建設之中,就在密(mi)西西比州(zhou)(Mississippi)的塞納(na)陶(tao)比亞(Senatobia)。


  柔(rou)性電源:雙溪公司20微米厚的(de)金屬涂層硅片柔(rou)韌強大。


  西哇?西哇拉(la)姆(Siva Sivaram)是(shi)雙溪公(gong)司(si)(si)首席執行(xing)官,他(ta)(ta)說,公(gong)司(si)(si)的技術既減少了所需硅的數量,也減少了生(sheng)(sheng)產設備的成本。他(ta)(ta)聲(sheng)稱,公(gong)司(si)(si)生(sheng)(sheng)產太陽(yang)(yang)能電池(chi),大(da)約只需每(mei)瓦40美(mei)分,相比之下(xia),現(xian)在(zai)最便(bian)宜(yi)的太陽(yang)(yang)能電池(chi)也需要約80美(mei)分。雙溪公(gong)司(si)(si)已籌集到9300萬美(mei)元風險資本,再加上密西西比州的貸款和其他(ta)(ta)來源的資金(jin),公(gong)司(si)(si)會用于建設它的太陽(yang)(yang)能工(gong)廠。


  晶(jing)硅(gui)(gui)片占太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池的大部(bu)分,傳統方法制(zhi)備晶(jing)硅(gui)(gui)片,需要切割塊狀(zhuang)或(huo)柱狀(zhuang)硅(gui)(gui),形(xing)成(cheng)200微(wei)(wei)米厚的晶(jing)圓(yuan)(yuan),這個工藝會把大約(yue)一半的硅(gui)(gui)變(bian)成(cheng)廢(fei)棄物。業界(jie)使用200微(wei)(wei)米的晶(jing)圓(yuan)(yuan),因為晶(jing)圓(yuan)(yuan)太(tai)薄(bo),就很脆,往往會在生產線上碎裂。但在理論上,它(ta)們可以達(da)到20至(zhi)30微(wei)(wei)米薄(bo),仍然會同樣有效(xiao),甚至(zhi)會更(geng)有效(xiao)地把太(tai)陽(yang)光轉換(huan)成(cheng)電(dian)能(neng)。


  雙溪(xi)公(gong)司(si)的(de)工(gong)(gong)藝可以(yi)制作(zuo)20微米(mi)厚的(de)硅片,基本(ben)上沒有浪(lang)費。這(zhe)(zhe)需要使(shi)用薄(bo)(bo)層金(jin)屬(shu),使(shi)它們(men)足夠耐用,可以(yi)承受傳統(tong)太(tai)陽(yang)能電池加工(gong)(gong)設備。西哇拉姆說(shuo),因為大大減少(shao)了(le)線(xian)鋸及相關設備的(de)使(shi)用,而且制作(zuo)更(geng)薄(bo)(bo)的(de)晶圓(yuan),所(suo)以(yi),雙溪(xi)公(gong)司(si)所(suo)需的(de)硅量減少(shao)了(le)90%,也大大降低了(le)資(zi)本(ben)費用。他(ta)說(shuo),這(zhe)(zhe)項(xiang)技術(shu)可以(yi)添加到現(xian)有的(de)生產(chan)線(xian)上。這(zhe)(zhe)家公(gong)司(si)的(de)主要計劃是出售生產(chan)設備,而不是生產(chan)太(tai)陽(yang)能電池。“我預計,到明年(nian)這(zhe)(zhe)個時候(hou),我們(men)會有六到十二個這(zhe)(zhe)樣的(de)工(gong)(gong)具實地(di)使(shi)用,”他(ta)說(shuo)。


  加快太陽(yang)(yang)能(neng)發電:雙溪公司(si)的(de)海曝離3(Hyperion 3)是離子加速器,用(yong)(yong)氫離子轟擊硅(gui)板(ban),產生非常薄(bo)的(de)太陽(yang)(yang)能(neng)硅(gui)片,用(yong)(yong)于太陽(yang)(yang)能(neng)電池(chi)。硅(gui)板(ban)排列在所(suo)說結構的(de)外圍,離子撞擊晶圓時,這些結構會旋(xuan)轉(zhuan)。


  這(zhe)(zhe)個工(gong)藝始于(yu)真空室,其(qi)中(zhong),高(gao)能氫離(li)(li)子束轟擊3毫米(mi)厚(hou)的(de)(de)晶(jing)體硅(gui)盤。離(li)(li)子積(ji)累的(de)(de)精確深度是20微米(mi),這(zhe)(zhe)是由(you)光束電壓控制的(de)(de)。一旦積(ji)累了足夠的(de)(de)離(li)(li)子,機械(xie)臂就(jiu)(jiu)會快速(su)移去晶(jing)圓,然后(hou)放在爐子里,這(zhe)(zhe)樣,硅(gui)中(zhong)的(de)(de)離(li)(li)子就(jiu)(jiu)會形(xing)成微觀氫氣氣泡,這(zhe)(zhe)些(xie)氣泡會擴大,在硅(gui)晶(jing)片中(zhong)形(xing)成微小裂縫,這(zhe)(zhe)就(jiu)(jiu)會使(shi)20微米(mi)厚(hou)的(de)(de)硅(gui)層剝(bo)落(luo)下(xia)來。公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)把金屬襯(chen)板用(yong)于(yu)這(zhe)(zhe)樣的(de)(de)薄(bo)層硅(gui)上(shang)。公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)使(shi)用(yong)的(de)(de)這(zhe)(zhe)一專用(yong)工(gong)藝使(shi)它(ta)不(bu)同于(yu)另一家公(gong)(gong)(gong)司(si)(si),就(jiu)(jiu)是阿斯(si)特(te)(te)羅瓦特(te)(te)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(Astrowatt),這(zhe)(zhe)家公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)制作的(de)(de)晶(jing)圓同樣薄(bo)。但是,阿斯(si)特(te)(te)羅瓦特(te)(te)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)的(de)(de)晶(jing)圓只能略為彎(wan)曲,這(zhe)(zhe)就(jiu)(jiu)難(nan)以適用(yong)傳統的(de)(de)生產設備。


  雙溪(xi)公司的(de)(de)晶(jing)圓可(ke)兼容傳(chuan)統(tong)的(de)(de)太(tai)陽能(neng)電池生(sheng)產設(she)備,而且,也(ye)兼容現在使(shi)用(yong)的(de)(de)一(yi)些(xie)工(gong)藝,可(ke)制作先進的(de)(de)太(tai)陽能(neng)電池設(she)計,如異質結構(gou)電池(heterojunction cells)。 西哇拉姆(mu)說,這(zhe)種氫離子工(gong)藝可(ke)以采用(yong)硅(gui)以外的(de)(de)單(dan)晶(jing)材料,包括砷化鎵(gallium arsenide),這(zhe)種半導體生(sheng)產的(de)(de)太(tai)陽能(neng)電池,效率打(da)破世界紀錄。


  使用離子(zi)(zi)束(shu)制作晶(jing)硅薄(bo)晶(jing)圓,以(yi)前(qian)也考(kao)慮過(guo)(guo),但過(guo)(guo)于(yu)昂貴(gui),難以(yi)成為一(yi)(yi)種實用的(de)(de)制造方法。它(ta)需要粒子(zi)(zi)加(jia)速(su)器,產生的(de)(de)離子(zi)(zi)束(shu)要有非(fei)常高(gao)(gao)的(de)(de)電流(liu)和(he)非(fei)常高(gao)(gao)的(de)(de)能量,“這樣的(de)(de)東西(xi)(xi)過(guo)(guo)去是不存在的(de)(de),”西(xi)(xi)哇拉姆(mu)說(shuo)。他說(shuo),為了使這項(xiang)技(ji)術可(ke)行,雙(shuang)溪公(gong)司開發(fa)出一(yi)(yi)種離子(zi)(zi)加(jia)速(su)器,比市(shi)面上的(de)(de)任何加(jia)速(su)器都要“強10倍”。


  雖然(ran)公司強(qiang)調,這項技術兼容現有的(de)生產線(xian)(xian),但是(shi),它確實要(yao)求,至少(shao)要(yao)有一項改變。通(tong)常情況下,晶(jing)圓經處理,會形(xing)成(cheng)粗(cu)糙的(de)表面紋(wen)理,這有助于它們吸收光線(xian)(xian),而不是(shi)反射光線(xian)(xian)。這種(zhong)紋(wen)理是(shi)由金字塔組成(cheng),高度相當(dang)于雙溪公司晶(jing)圓的(de)厚(hou)度,所(suo)以,與新(xin)晶(jing)片一起使用(yong)是(shi)不切實際的(de)。

 

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