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本減少一(yi)半。公(gong)司在一(yi)所(suo)小(xiao)工廠展(zhan)示(shi)了這(zhe)項技術,這(zhe)是一(yi)所(suo)每(mei)年25兆(zhao)瓦的太陽能電池工廠,正在建設(she)之(zhi)中,就在密西西比州(Mississippi)的塞納陶比亞(Senatobia)。
柔(rou)性(xing)電源:雙溪(xi)公司20微米厚的金屬(shu)涂層硅片柔(rou)韌強大。
西(xi)哇?西(xi)哇拉姆(Siva Sivaram)是雙溪公司(si)首席執行官,他(ta)說,公司(si)的(de)(de)技術既(ji)減少了所需硅(gui)的(de)(de)數量,也減少了生(sheng)產設(she)備的(de)(de)成本(ben)。他(ta)聲稱,公司(si)生(sheng)產太陽能電池(chi),大約只需每(mei)瓦40美分,相比(bi)之下,現在(zai)最便宜的(de)(de)太陽能電池(chi)也需要約80美分。雙溪公司(si)已籌集(ji)到9300萬美元風險資本(ben),再加(jia)上(shang)密西(xi)西(xi)比(bi)州的(de)(de)貸款和其他(ta)來源的(de)(de)資金(jin),公司(si)會用(yong)于建設(she)它的(de)(de)太陽能工廠。
晶(jing)硅(gui)片(pian)占太(tai)(tai)陽能電池的大部(bu)分,傳統方法制備(bei)晶(jing)硅(gui)片(pian),需要切割塊狀或柱狀硅(gui),形成200微米厚的晶(jing)圓(yuan),這個工藝會(hui)把大約一半的硅(gui)變(bian)成廢棄物。業(ye)界使用200微米的晶(jing)圓(yuan),因為晶(jing)圓(yuan)太(tai)(tai)薄,就很脆(cui),往往會(hui)在生產線上碎(sui)裂(lie)。但在理論上,它們可以達(da)到20至30微米薄,仍然會(hui)同樣有效,甚至會(hui)更有效地把太(tai)(tai)陽光轉換成電能。
雙溪(xi)公(gong)司(si)的工(gong)藝可(ke)以(yi)制作20微米厚的硅(gui)片,基本(ben)(ben)上(shang)沒有浪(lang)費。這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)需(xu)要(yao)使用(yong)(yong)薄(bo)層金屬,使它們(men)足夠耐用(yong)(yong),可(ke)以(yi)承受傳(chuan)統太(tai)陽能(neng)電池(chi)加(jia)工(gong)設(she)備。西哇(wa)拉姆(mu)說(shuo),因(yin)為大(da)大(da)減(jian)少(shao)(shao)了(le)線鋸及相關設(she)備的使用(yong)(yong),而且制作更薄(bo)的晶(jing)圓(yuan),所以(yi),雙溪(xi)公(gong)司(si)所需(xu)的硅(gui)量減(jian)少(shao)(shao)了(le)90%,也大(da)大(da)降低了(le)資本(ben)(ben)費用(yong)(yong)。他說(shuo),這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)項(xiang)技(ji)術可(ke)以(yi)添加(jia)到(dao)(dao)現有的生(sheng)產線上(shang)。這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)家(jia)公(gong)司(si)的主要(yao)計劃是出售生(sheng)產設(she)備,而不是生(sheng)產太(tai)陽能(neng)電池(chi)。“我預計,到(dao)(dao)明年這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)個時候,我們(men)會有六到(dao)(dao)十二個這(zhe)(zhe)(zhe)(zhe)樣的工(gong)具實地使用(yong)(yong),”他說(shuo)。
加快太(tai)陽能發電:雙溪公(gong)司的海曝離3(Hyperion 3)是(shi)離子(zi)加速(su)器,用氫離子(zi)轟擊硅板,產(chan)生非常(chang)薄的太(tai)陽能硅片,用于(yu)太(tai)陽能電池。硅板排(pai)列(lie)在(zai)所(suo)說(shuo)結(jie)構的外(wai)圍(wei),離子(zi)撞擊晶(jing)圓時,這些結(jie)構會旋轉。
這(zhe)個工(gong)藝始(shi)于(yu)真空室,其中(zhong),高(gao)能氫(qing)離(li)(li)子(zi)(zi)束轟擊(ji)3毫米(mi)厚的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)硅(gui)盤。離(li)(li)子(zi)(zi)積累的(de)(de)精確深度是(shi)20微(wei)米(mi),這(zhe)是(shi)由(you)光束電(dian)壓控制的(de)(de)。一旦積累了足夠的(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi),機械臂就(jiu)(jiu)(jiu)會(hui)(hui)快速移去晶(jing)(jing)(jing)圓,然后放在爐子(zi)(zi)里(li),這(zhe)樣(yang),硅(gui)中(zhong)的(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)就(jiu)(jiu)(jiu)會(hui)(hui)形(xing)成微(wei)觀(guan)氫(qing)氣(qi)氣(qi)泡,這(zhe)些氣(qi)泡會(hui)(hui)擴大,在硅(gui)晶(jing)(jing)(jing)片中(zhong)形(xing)成微(wei)小裂縫,這(zhe)就(jiu)(jiu)(jiu)會(hui)(hui)使20微(wei)米(mi)厚的(de)(de)硅(gui)層(ceng)(ceng)剝(bo)落下來(lai)。公(gong)司(si)(si)把金屬襯板用于(yu)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)薄(bo)(bo)層(ceng)(ceng)硅(gui)上(shang)。公(gong)司(si)(si)使用的(de)(de)這(zhe)一專(zhuan)用工(gong)藝使它不(bu)同于(yu)另一家公(gong)司(si)(si),就(jiu)(jiu)(jiu)是(shi)阿斯特羅(luo)瓦特公(gong)司(si)(si)(Astrowatt),這(zhe)家公(gong)司(si)(si)制作的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)圓同樣(yang)薄(bo)(bo)。但是(shi),阿斯特羅(luo)瓦特公(gong)司(si)(si)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)圓只能略為彎曲,這(zhe)就(jiu)(jiu)(jiu)難以(yi)適用傳(chuan)統(tong)的(de)(de)生產設備。
雙溪公司(si)的(de)晶圓可兼容傳統的(de)太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)生(sheng)產設備,而(er)且(qie),也兼容現在使用的(de)一些工藝,可制作先進的(de)太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)設計,如(ru)異質結構電(dian)(dian)池(chi)(heterojunction cells)。 西哇拉姆說(shuo),這種(zhong)氫(qing)離子工藝可以采(cai)用硅以外的(de)單(dan)晶材料,包括砷(shen)化鎵(jia)(gallium arsenide),這種(zhong)半導體生(sheng)產的(de)太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi),效率打破(po)世界紀錄。
使(shi)用離(li)子(zi)束制作晶硅薄晶圓(yuan),以(yi)前也考慮過(guo),但(dan)過(guo)于昂貴,難(nan)以(yi)成為一種實用的制造方(fang)法。它需要(yao)粒(li)子(zi)加速(su)器,產生的離(li)子(zi)束要(yao)有非常(chang)高的電流和非常(chang)高的能量,“這樣的東西過(guo)去是不(bu)存在的,”西哇拉(la)姆說(shuo)。他(ta)說(shuo),為了使(shi)這項技術(shu)可行,雙(shuang)溪公司(si)開發出一種離(li)子(zi)加速(su)器,比市(shi)面(mian)上的任何加速(su)器都要(yao)“強10倍”。
雖然公司強(qiang)調(diao),這項技術兼(jian)容現有的(de)(de)生產(chan)線,但是(shi),它(ta)確實要求(qiu),至(zhi)少要有一項改變。通常(chang)情(qing)況下(xia),晶(jing)圓經處理,會形成(cheng)粗糙的(de)(de)表(biao)面(mian)紋理,這有助于(yu)它(ta)們吸(xi)收光(guang)線,而不(bu)是(shi)反射光(guang)線。這種(zhong)紋理是(shi)由(you)金字塔組(zu)成(cheng),高度(du)相當于(yu)雙溪公司晶(jing)圓的(de)(de)厚(hou)度(du),所以,與(yu)新(xin)晶(jing)片一起(qi)使用是(shi)不(bu)切實際的(de)(de)。
