光伏每周技術(shù)資訊匯總(第九期)
Robert Puto 表示:“太陽能電池板預(yù)設(shè)的生命周期是25年以上,因此在實(shí)驗(yàn)室和所有生產(chǎn)階段對其進(jìn)行測試是確保其能夠達(dá)到預(yù)設(shè)生命周期的關(guān)鍵。通過在研發(fā)過程中和安裝前進(jìn)行較強(qiáng)的可靠性測試,可以將其在實(shí)際操作中的失敗率降至最小,而在實(shí)際操作中的失敗會導(dǎo)致無法挽回的損失或降低能源生產(chǎn)的效率!
太陽能廉價之道:用金屬氧化物代替硅
眾所周知,傳統(tǒng)的太陽能電池都是用漂亮但昂貴的硅晶體制成的,而最近,來自加利福尼亞大學(xué)和伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究者們發(fā)現(xiàn)了一種可以用任何半導(dǎo)體材料制作太陽能電池的方法。這一研究成果很可能將打開廉價太陽能應(yīng)用的大門。
市面上幾乎所有的太陽能電池板都是這樣制作的:從一大塊硅晶上切下兩片薄片(每片厚度約為200微米,即0.2毫米),再在上面涂上一層涂層來增強(qiáng)光伏效應(yīng)(含磷物質(zhì)和溴分別被用來制造N型和P型硅片)。然后將這兩片硅片疊壓在一起,上下接上電極,再在這一整套裝置外包上保護(hù)性玻璃——看,一塊標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池就做好了。
從理論上講,你其實(shí)可以在任何半導(dǎo)體材料上涂上涂層來制作太陽能電池。但不幸的是,那些更便宜且更易獲得的材料(如氧化銅)無法很好的保持表面的涂層,并最終會導(dǎo)致PN結(jié)的解體;硅片可以很好的保持表面涂層,但卻非常昂貴。
為了解決這一問題,加利福尼亞的研究者們開發(fā)出了一種新型的太陽能電池,被稱作"屏蔽加工場效應(yīng)光伏電池(screening-engineered field-effect photovoltaics)",縮寫為SFPV。與傳統(tǒng)方法直接在材料上施敷涂層不同,這一新工藝使用微型電場來實(shí)現(xiàn)相同的效果。只要這個電場持續(xù)存在,PN結(jié)就可以一直保持,這塊光伏電池也就會持續(xù)產(chǎn)生電能。維持這個電場所需的能量也明顯小于光伏效應(yīng)產(chǎn)生的能量。
電場效應(yīng)其實(shí)并不是什么新發(fā)現(xiàn),但將其應(yīng)用在光伏電池中卻是很新奇的想法。加州大學(xué)和伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究者們遇到的主要障礙是:在這一方案中,半導(dǎo)體材料上方需要一層觸點(diǎn)來產(chǎn)生電場,但很顯然這層導(dǎo)體會擋住到達(dá)電池的陽光。他們提出的解決方案也并不復(fù)雜:要么使用一層很薄的導(dǎo)體,比如石墨(它是透明的),或者使用很多片狹窄的鰭狀導(dǎo)體。
那下一步呢?“這項(xiàng)研究為多種半導(dǎo)體材料(如許多金屬氧化物、硫化物和磷化物)在光伏電池中的實(shí)際應(yīng)用打開了大門。目前,我們正在試著為生產(chǎn)出廉價高效的太陽能電池尋找潛力最大的材料!闭撐牡闹饕髡咄枴だ锔╓ill Regan)對科技博客Ars Technica說。
即使某種最佳的材料被找到,將其投入大規(guī)模生產(chǎn)也不是件容易的事:標(biāo)準(zhǔn)光伏電池是一個巨大的產(chǎn)業(yè)(主要在中國),而這些制造商們卻沒有生產(chǎn)這種新型太陽能電池的設(shè)備和技術(shù)。和已經(jīng)在硅材料上投入上萬億美元的計(jì)算機(jī)芯片產(chǎn)業(yè)相比,光伏電池所面對的困難與挑戰(zhàn)并沒有那么大,但要轉(zhuǎn)向新型的SFPV光伏電池,我們?nèi)匀恍枰龀龊芏嗯。但這項(xiàng)新技術(shù)的確可以節(jié)約大量的生產(chǎn)成本,毫無疑問,誰能第一個采用這一技術(shù)生產(chǎn)出價格明顯低于化石燃料的太陽能源,誰就會是未來市場上的贏家。
美開發(fā)出無缺陷半導(dǎo)體納米晶體薄膜
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月21日(北京時間)報道,美國麻省理工學(xué)院的研究人員利用電子束光刻技術(shù)和剝離過程開發(fā)出無缺陷半導(dǎo)體納米晶體薄膜。這是一種很有前途的新材料,可廣泛應(yīng)用并開辟潛在的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。相關(guān)報告發(fā)表在近期出版的《納米快報》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。
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