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)減少一半。公司在一所小工廠展(zhan)示了這項技術,這是一所每年25兆瓦的太(tai)陽能電池工廠,正在建(jian)設之中,就在密西西比(bi)州(Mississippi)的塞納陶比(bi)亞(Senatobia)。
柔性電源(yuan):雙溪公(gong)司(si)20微米(mi)厚(hou)的金屬涂層硅(gui)片柔韌強大。
西(xi)哇?西(xi)哇拉姆(Siva Sivaram)是雙(shuang)溪公(gong)(gong)司(si)(si)首席執行官,他(ta)說,公(gong)(gong)司(si)(si)的技術既減少(shao)了(le)所(suo)需(xu)硅的數(shu)量,也減少(shao)了(le)生產設備的成本。他(ta)聲(sheng)稱(cheng),公(gong)(gong)司(si)(si)生產太(tai)陽能電池(chi),大約只需(xu)每瓦40美(mei)分,相比之下,現在最便宜的太(tai)陽能電池(chi)也需(xu)要(yao)約80美(mei)分。雙(shuang)溪公(gong)(gong)司(si)(si)已籌(chou)集到9300萬美(mei)元風險資本,再加上密西(xi)西(xi)比州(zhou)的貸(dai)款和其他(ta)來源(yuan)的資金,公(gong)(gong)司(si)(si)會用于建設它的太(tai)陽能工廠。
晶(jing)(jing)硅(gui)片占太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電池的大部分,傳(chuan)統方(fang)法制備晶(jing)(jing)硅(gui)片,需要切割塊狀或柱狀硅(gui),形成200微米(mi)厚(hou)的晶(jing)(jing)圓(yuan),這個(ge)工藝(yi)會(hui)把大約一半的硅(gui)變成廢(fei)棄物。業界(jie)使(shi)用(yong)200微米(mi)的晶(jing)(jing)圓(yuan),因為晶(jing)(jing)圓(yuan)太(tai)(tai)薄,就很脆,往往會(hui)在生產線(xian)上碎裂。但在理論上,它(ta)們可以達(da)到20至(zhi)30微米(mi)薄,仍然會(hui)同(tong)樣有(you)效(xiao)(xiao),甚至(zhi)會(hui)更有(you)效(xiao)(xiao)地把太(tai)(tai)陽(yang)光(guang)轉換成電能(neng)。
雙(shuang)溪(xi)公(gong)司的(de)(de)工藝可以(yi)制作(zuo)20微米厚的(de)(de)硅片,基本上沒有浪費(fei)(fei)。這(zhe)需要使(shi)用(yong)(yong)(yong)薄層金屬,使(shi)它們(men)足夠耐用(yong)(yong)(yong),可以(yi)承(cheng)受傳統太(tai)陽能電池加(jia)工設(she)備。西(xi)哇(wa)拉姆說(shuo)(shuo),因為大(da)大(da)減少了(le)線鋸及(ji)相關設(she)備的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong),而且(qie)制作(zuo)更薄的(de)(de)晶(jing)圓,所(suo)以(yi),雙(shuang)溪(xi)公(gong)司所(suo)需的(de)(de)硅量減少了(le)90%,也大(da)大(da)降低(di)了(le)資(zi)本費(fei)(fei)用(yong)(yong)(yong)。他(ta)說(shuo)(shuo),這(zhe)項(xiang)技術可以(yi)添加(jia)到(dao)現有的(de)(de)生(sheng)產(chan)線上。這(zhe)家公(gong)司的(de)(de)主(zhu)要計劃是(shi)出售生(sheng)產(chan)設(she)備,而不是(shi)生(sheng)產(chan)太(tai)陽能電池。“我預計,到(dao)明年這(zhe)個時候,我們(men)會有六到(dao)十二個這(zhe)樣的(de)(de)工具實(shi)地(di)使(shi)用(yong)(yong)(yong),”他(ta)說(shuo)(shuo)。
加快太陽能發電(dian):雙溪公司的(de)海曝離(li)3(Hyperion 3)是離(li)子加速器,用氫離(li)子轟擊(ji)硅(gui)(gui)板(ban),產生(sheng)非常(chang)薄的(de)太陽能硅(gui)(gui)片,用于太陽能電(dian)池。硅(gui)(gui)板(ban)排列(lie)在所說結(jie)構的(de)外圍(wei),離(li)子撞(zhuang)擊(ji)晶圓時,這些結(jie)構會旋轉。
這(zhe)(zhe)個工藝始于真空(kong)室,其(qi)中,高能氫離(li)(li)子束轟擊3毫(hao)米厚(hou)(hou)的(de)晶(jing)(jing)體硅(gui)(gui)盤。離(li)(li)子積累的(de)精(jing)確深度是20微(wei)米,這(zhe)(zhe)是由光束電壓控制的(de)。一旦積累了足(zu)夠的(de)離(li)(li)子,機械臂就會快(kuai)速(su)移(yi)去晶(jing)(jing)圓,然后放在爐子里,這(zhe)(zhe)樣(yang),硅(gui)(gui)中的(de)離(li)(li)子就會形成微(wei)觀(guan)氫氣氣泡,這(zhe)(zhe)些氣泡會擴大,在硅(gui)(gui)晶(jing)(jing)片(pian)中形成微(wei)小裂縫(feng),這(zhe)(zhe)就會使(shi)20微(wei)米厚(hou)(hou)的(de)硅(gui)(gui)層剝落(luo)下來。公(gong)(gong)(gong)(gong)司(si)(si)把金屬襯板用于這(zhe)(zhe)樣(yang)的(de)薄層硅(gui)(gui)上。公(gong)(gong)(gong)(gong)司(si)(si)使(shi)用的(de)這(zhe)(zhe)一專用工藝使(shi)它不同于另一家(jia)公(gong)(gong)(gong)(gong)司(si)(si),就是阿(a)斯特羅(luo)瓦特公(gong)(gong)(gong)(gong)司(si)(si)(Astrowatt),這(zhe)(zhe)家(jia)公(gong)(gong)(gong)(gong)司(si)(si)制作的(de)晶(jing)(jing)圓同樣(yang)薄。但是,阿(a)斯特羅(luo)瓦特公(gong)(gong)(gong)(gong)司(si)(si)的(de)晶(jing)(jing)圓只(zhi)能略(lve)為(wei)彎(wan)曲,這(zhe)(zhe)就難(nan)以(yi)適用傳統的(de)生產設備。
雙溪公(gong)司的(de)(de)晶圓可兼容傳統的(de)(de)太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)生產設(she)備,而(er)且,也兼容現在使(shi)用(yong)的(de)(de)一些工(gong)藝(yi),可制作先進的(de)(de)太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)設(she)計,如異質結構電(dian)(dian)池(chi)(heterojunction cells)。 西哇拉姆(mu)說,這(zhe)種(zhong)(zhong)氫離子工(gong)藝(yi)可以(yi)(yi)采(cai)用(yong)硅以(yi)(yi)外(wai)的(de)(de)單晶材料,包括砷化鎵(gallium arsenide),這(zhe)種(zhong)(zhong)半(ban)導體生產的(de)(de)太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi),效(xiao)率(lv)打破(po)世(shi)界紀錄。
使用離子(zi)束制作晶(jing)硅薄晶(jing)圓(yuan),以(yi)前(qian)也考慮過,但過于昂(ang)貴,難以(yi)成為一種(zhong)實用的(de)(de)(de)制造(zao)方法。它需要粒子(zi)加(jia)(jia)速(su)(su)器(qi),產(chan)生的(de)(de)(de)離子(zi)束要有非(fei)常高的(de)(de)(de)電流和(he)非(fei)常高的(de)(de)(de)能(neng)量,“這樣的(de)(de)(de)東(dong)西過去是不(bu)存在(zai)的(de)(de)(de),”西哇拉(la)姆(mu)說。他(ta)說,為了使這項技術可行,雙溪公司(si)開發出一種(zhong)離子(zi)加(jia)(jia)速(su)(su)器(qi),比市面上的(de)(de)(de)任何(he)加(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)都要“強10倍”。
雖(sui)然公(gong)司強調(diao),這(zhe)項技術兼容現有的(de)(de)生產線(xian),但是(shi)(shi),它確實(shi)要(yao)求(qiu),至(zhi)少要(yao)有一(yi)項改變。通(tong)常情況下,晶(jing)圓(yuan)經處理(li),會形成(cheng)(cheng)粗糙的(de)(de)表(biao)面(mian)紋理(li),這(zhe)有助于它們吸收光線(xian),而不(bu)是(shi)(shi)反射光線(xian)。這(zhe)種(zhong)紋理(li)是(shi)(shi)由金字塔組成(cheng)(cheng),高度相當于雙溪公(gong)司晶(jing)圓(yuan)的(de)(de)厚度,所以(yi),與(yu)新晶(jing)片一(yi)起使用是(shi)(shi)不(bu)切實(shi)際的(de)(de)。
