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完美——一个通常会被我们个人的不足或是仅仅因为懒惰而被忽略的远大目标。幸运的是,生活的经历会告诉我们,完美通常只是一种定义,而“足够好”的标准已经可以满足大多数事情的标准。事实上,正是这些不完美使得我们在生活中不断前行。如果幸运一点,我们甚至能够找到钟爱我们身上不完美的人。 尽管存在一定争议,目前全球最完美的物品正在通过阿伏伽德罗项目(Avogadro project)进行合成:在未来,阿伏伽德罗球(Avogadro sphere,见左图一)的目标是成为新的1公斤基准,但今天,它已经成为纯度、晶体学和形态学上的有形标准。该球体是由单一晶体所制成的起劲为止最为精准的球体——当然,它是通过超纯凝固硅制成。选择这一材料背后的原因则是我们对硅料极为熟悉的认知:这一点是其他材料所不具备的,我们知道如何处置硅料、材料在各种环境中的性能表现以及如何将其为我们所用。因此,硅料是我们试图获得完美时的选择。但是,即使是阿伏伽德罗球,也在其中有意地加入了一点不完美(使用了氮),以减少晶体缺陷的发生次数。 但是,材料上面的微小杂质使得这款超纯材料更为完美——这一大胆且看起来与最初目标相悖的举动,背后确是数十年科学研究的成果。光伏产业早期创始人之一、Hans Queisser教授在其精心措辞的报告《Defects in Semiconductors: Some Fatal, Some Vital》(Science, 1998)中重述了这段历史。该报告讲述了“一种具有不可复制的特性的固体”发展成为今天的技术主力硅料的历史。这一成功典范背后的功臣是通过独特的方式对不完美因素进行控制并加以使用,这一过程在今天被称之为缺陷工程。 硅基光伏产品的基础完全建立在Queisser博士所描述关键的、重要的不完美因素的理解之上。在每块太阳能电池中的关键不完美因素——主要是掺杂剂和钝化剂——都是为优化电池性能而对计量进行了精确控制。而对那些重要的不完美因素——主要是导电金属——而言,必须要了解其毒害性,并严格将其控制在临界水平之下。同时还要避免昂贵的、毫无必要的过度提纯。因此,缺陷工程和严格的控制是以最小成本获得最高性能和稳定性的关键。 |