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NREL外延法硅片制造技术速度快100倍 成本降一半

2014-8-28 10:41| 发布者: solartest| 查看: 7662| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 由美国能源部部分资助,美国国家可再生能源实验室(NREL)开发的一种速度为现有方法100倍以上、更便宜的制造硅太阳能电池的方法,作为2013年顶尖的技术创新之一,赢得了令人垂涎的R&D 100大奖。 “这项晶体硅技 ...
新工艺减少了几个生产步骤,更便宜 

 

示意图给出了硅晶片如何垂直堆叠在Crystal Solar的Epireactor反应器上,气体流动到多个晶片的同时,极大地提高了产量。


      该工艺减少了几个生产步骤,因而更便宜、更快捷。该设备实际上是为气态硅沉积在固体硅衬底上而建。掺杂剂或杂质可以制造出比传统太阳能电池制造更容易产生电流的结。

 

      另一个优点是:材料在生产时不需要象硅棒生长过程中的旋转,也就是说制成的晶片仍保持着真正的四方形,这样能让光伏组件获得更好的、更有效的包装。

 

      再有,该工艺的有点还包括在晶硅层所引入更少的氧,这已被证明可以消除大多数氧有关的缺陷。这一点很重要,因为它能让光子的寿命更长一些,以让空穴光电子产生更多的载流子,并使得电子和空穴重新结合的可能降低。尽管差异很小 - 只是1.3毫秒对略小于1毫秒,但在光子和电子的世界则至关重要。

 

      “目前大部分硅片在亚洲制造,”Ullal说,“太阳能组件总成本的30%是硅晶片的成本。”

 

      典型地,对于外延生长,在每一层生长时,晶片沿水平方向布置。Crystal Solar能将晶片垂直排列,因而占地面积更小,气体从更窄的空间通过,可以获得更高的生长速度。

 

      “最大的挑战是如何垂直地排列晶圆而保持均匀性,”Ravi说,“这花了我们2年半的时间寻找合适的材料、正确的形状等等。有迹象表明,外延方法制造有多方面的优势,但之前没有人真的做过,因为在实现起来非常困难。”

 

      现在Ravi的公司正在寻找低电力成本的地方和一支训练有素的技术队伍。“对太阳能的需求量是很大的,在未来的几十年,我们将利用数百个亿瓦的能力。”

国家再生能源实验室与Crystal Solar的合作是行业中几十个工作协议中的一个。“与创新民营企业保持伙伴关系是NREL国家再生能源实验室生命线的一部分,”国家再生能源实验室的技术转移办公室主任Kristin Gray说。Gary和他的同事Anne Miller指出,国家再生能源实验室,每年都有大量的与私营企业的合作研究和开发协议(CRADA项目),比任何其他联邦实验室都多。对于能源部投资于CRADA的每一块钱,都能从行业的其它合同带来另外$6的总价值。在过去的一年中,国家再生能源实验室签署了20个新的授权协议,并申请了超过60项新专利申请。

 

      国家再生能源实验室的科学家和工程师与有可持续能源创新理念的公司合作,正在加快向清洁能源转型的过程。

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