麻省理工学院(MIT)科学家最近发明了可大幅提高多晶硅太阳能电池效率,同时维持低成本的方法.他们同时成立了一家名为1366的技术公司以将这项技术商业化.伊曼纽尔.萨克斯是MIT机械工程学教授,也是1366公司的创办人之一.他的实验室研制出的大约2厘米宽的小型多晶硅太阳能电池,其光电转换效率(将定量的光能转换成电能的效率)比普通多晶硅太阳能电池提高了27%.
萨克斯采用了3项关键的发明来提高太阳能电池模型的效率.首先,在太阳能电池表面增加纹理,使硅板能吸收更多的光.当光线进入电池时,粗糙的表面使得光线发生弯曲,当光线到达电池的背面时,它不会被直接反射出去,而是被小角度反弹回,从而驻留在硅太阳能板里.光线在硅板里停留的时间越长,它被吸收而转换成电能的几率就越大.这项技术曾在单晶硅太阳能电池上使用,但此前在多晶硅电池上还很难实现.
第二项发明与采集硅板产生的电流的银丝有关.萨克斯发明了一项技术,可以制备很细的银丝——其直径只有太阳能电池通常使用的银丝的五分之一,而且提高了导电率.银丝越细,制造成本就越低.同普通银丝相比,细银丝可以更紧密的排列,彼此的间隔更小,这使得银丝采集电流的效率更高.
最后一项发明是使用一套宽平的金属条来汇集通过细银丝传来的电流.通常,这些金属条会阻碍光线进入太阳能电池,从而使电池效率下降.但萨克斯通过蚀刻金属条表面,使其变得像多面镜一样,从而获得了与在硅板表面增加纹理一样的效果.虽然这道工艺步骤会使生产成本增加,但银的用量减少了,二者可以抵消.
一般来说,多晶硅太阳能电池要比昂贵的单晶硅太阳能电池转换效率低,但要便宜许多. 27%的效率提升意味着可以较低的成本生产出与单晶硅太阳能电池效率相当的多晶硅太阳能电池.目前的太阳能电池每产生1瓦的电力,需要2.1美元. 1366公司正在兴建一座试验工厂,以生产完全尺寸的太阳能电池(大约15厘米宽).萨克斯说,如果公司的放大生产能够成功,这项技术将使太阳能发电的成本大幅降低.他估计,第一批采用新技术生产的太阳能电池,其发电成本约为1.65美元/瓦,考虑到今后的技术改进,成本会降为1.30美元/瓦.但是要想和煤炭发电竞争,太阳能发电的成本必须降到1美元/瓦才行.萨克斯预测,通过改进减反射涂层和其它技术进展,在2012年左右,这个目标完全可以达到.
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