近年来,太阳能电池板的成本已大幅下降,但仍然需要进一步下降,因为太阳能发电要与煤或天然气发电竞争。这个行业需要找到一些东西,应比传统晶硅更便宜,晶硅见于今天的绝大多数太阳能电池。
提高发电效率:新创公司安普尔斯公司认为,它的技术可以降低晶体硅太阳能电池板的发电成本,使低于每瓦50美分。
来源:麻省理工科技创业
安普尔斯公司(Ampulse)是一家新创公司,在科罗拉多州(Colorado)戈尔登(Golden),这家公司认为它有办法。公司表示,这需要结合高效转换太阳能的晶体硅与低成本薄膜制造方法,这可以降低晶体硅太阳能电池板的发电成本,降低到每瓦50美分以下。
传统晶硅太阳能电池的制备方法,耗时,耗能,效率非常低。富硅气体被加热到1400°C,制成使大晶体或锭,然后切成薄晶圆,这一过程需要几天的时间,会使大约一半的硅原料变成不可用的锯屑。
安普尔斯公司使用的气相沉积工艺(vapor deposition process),开发者是科罗拉多州戈尔登的国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory),这一工艺可以在柔性金属箔上培育硅晶体。
这一工艺称为热丝化学气相沉积(hot-wire chemical vapor deposition)。这种钨丝类似白炽灯泡中所见的钨丝,用来加热硅气体,在真空室加热到700℃,使气体分解,把硅薄膜直接沉积在基质材料上,只需几秒钟。这样形成的硅层有 5至10微米厚,足以把照射到太阳能板上的大多数太阳能转化为电能。相比之下,传统的晶硅片厚度约200微米。
安普尔斯公司结合了气相沉积法与一种新型基板,这种基板是橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)开发的。这种基板会使硅晶体的生长具有均匀的排列和方向,这是一个关键要求,可以保持电池的高效率。
气相沉积法以前一直用其他基板生产薄膜非晶硅(amorphous silicon)。但是,这样的硅晶体缺乏均匀的晶体排列,因此,会显著降低太阳能的转换效率。
这家公司目前正在安装试点规模的生产设施,就在可再生能源实验室,设施制造者是德国光伏设备制造商罗斯&劳微系统公司(Roth & Rau Microsystems)。
肯•泽维贝尔(Ken Zweibel)是华盛顿特区(Washington, D.C.)乔治•华盛顿大学(George Washington University)太阳能研究所所长,他说,安普尔斯公司的做法很有趣,但面临着技术挑战和激烈的竞争。“历史上的薄膜硅充斥着失败和被淘汰的技术,”泽维贝尔说。“这对于安普尔斯公司而言,会是一场长期、艰难的攀登。”
泽维贝尔说,有过剩的传统晶硅模块来自中国,更新颖的薄膜太阳能是采用更奇特的材料制成,这些材料有碲化镉(cadmium telluride)和铜铟镓(二)硒(copper indium gallium (di)selenide),这就使晶硅成为一匹“非常黑马”。例如,第一太阳能公司(First Solar)已生产碲化镉薄膜模块,产生的电力约每瓦70美分,而且计划进一步降低这一价格。
但是,如果可以制造高效薄膜硅板,那么,这种材料成本低,供应充足,可能会优于其他更奇特的薄膜材料。
安普尔斯公司的官员拒绝说明已取得的效率,就是他们在实验室试验中迄今已取得的效率,但是他们说,他们最初的产品会有15%的效率,会在12至18个月内供货。
泽维贝尔仍持怀疑态度。“如果我是一个投资者,我不会到哪儿都带着钱,除非我有了某种标准,了解他们在实验室已经取得的水平。”
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