美国研发出薄膜涂层新工艺 可节约100万美元电力成本

    美国莱斯大学的科研人员日前开发出了一种用于制备薄膜涂层的新工艺，该方法能够有效降低传统硅太阳能电池的制造成本，同时运用这种工艺制造的太阳能电池在效率方面也将超越传统产品。

    目前光伏行业的薄膜涂层通常采用高温气相工艺，而莱斯大学的研发人员使用的是低温液相工艺，由于避免了高温操作，该技术能够有效降低成本。据悉，如果这一技术得到商业化应用，每年可为太阳能制造商节省100万美元的电力成本。

    这种技术沉积涂层是采用低温液相工艺，而不是现在使用的高温气相工艺，现在，奈特考尔技术公司（Natcore Technology）正在商业化，这家新创公司是在新泽西州（New Jersey）红岸（Red Bank）。该公司计划，利用这一技术取代标准步骤，在传统太阳能电池制造中，增加一种抗反射膜，添加到硅片上，以帮助它们吸收更多的光。这也会带来一种更先进的抗反射技术，称为黑硅（black silicon）。

    与此同时，奈特考尔公司正在开发更先进的加工应用，其中包括，制造太阳能电池时，采用碳纳米管或纳米晶体，这些都称为量子点。这种太阳能电池需要几年才能商业化，但远远优于传统的太阳能电池。纳米太阳能电池以前已经尝试过，但该公司认为，它的新制造技术可以使它们更便宜。

    因为取代了传统生产线的高温工艺，这种液基工艺可以降低制造成本。奈特考尔公司总裁查尔斯·普罗维尼（Charles Provini）估计，取代传统涂层机，采用他们公司的机器，每年可以使太阳能制造商节省约100万美元的电力成本。

    制造商目前都不使用液相工艺制备抗反射膜，部分原因是，很难使涂层足够均匀，以用于太阳能电池。问题在于液体工艺通常运行的方式。这种涂层会形成一种反应物，在液体中与表面相互作用。这种反应物耗尽时，沉积速度就会改变，从而导致涂层厚度的变化。莱斯大学研究人员解决了这个问题，他们开发出一种系统，可以不断补充这种反应物，同时密切监测这种薄膜的厚度。

    奈特考尔公司先进的纳米太阳能电池设计，需要把量子点层沉积在硅太阳能电池上。这种量子点设计可吸收的一些颜色，硅不能吸收，这有可能使太阳能电池效率增加一倍。这以前已经尝试过，但形成一层量子点需要昂贵的加工技术，而且证明难以安排量子点间距，以避免它们之间的不必要放电。奈特考尔公司的这种工艺成本低廉，它提供了一种方法，可以控制量子点排列，在涂抹它们时，采用一层二氧化硅，形成间隔区。该公司已决定，首先要涂抹传统的硅太阳能电池，使它更便捷，使业内更容易采用这项技术，但是，最终可能会放弃硅片，制成完全依靠量子点的太阳能电池，这就要采用多种量子点，以有效吸收全频段波长的阳光。

    另一种设计，奈特考尔公司正在与柯达公司共同开发，需要使用液相沉积工艺（liquid deposition process），沉积碳纳米管网络，采用一种太阳能半导体材料，生产很薄的柔性太阳能电池。奈特考尔公司说，太阳能电池采用这种设计，可以和传统硅太阳能电池有同样的效率，但成本大约只有一半就可以制作，在很大程度上，这是因为它们的制备，采用了柯达公司的设备，就是制作照相胶片的同一种设备。由于这种太阳能电池轻便柔韧，所以也更容易安装，安装成本会削减一半，奈特考尔公司估计。

    安德鲁巴伦（Andrew Barron）是莱斯大学化学和材料科学教授，他开发这种液相沉积技术，他说，这种碳纳米管设计更接近商业化，胜过量子点设计。他说，研究人员已经制成小型太阳能电池原型，余下的开发工作也必须继续，制定出制作细节。这种量子点太阳能电池仍处于早期阶段，研究人员至今只是使用这种液体工艺，以表明可以使这些量子点的分布符合要求。他们还没有制成太阳能电池。

    奈特考尔公司已筹集到约600万美元，这是因为在加拿大证券交易所公开发行股票。它也与中国和意大利的一些公司签署了合资协议。这家公司计划，把它的技术授权给别人，而不是自己制造太阳能电池。公司目前正在测试一种样机型号的商用级液相沉积机，普罗维尼说，公司已有4家太阳能电池制造商，排队要购买这种商用版本的机器，只要公司符合一定的技术标准。<