美國研發出薄膜涂層新工藝 可節約100萬美元電力成本

    美國萊斯大學的科研人員日前開發出了一種用于制備薄膜涂層的新工藝，該方法能夠有效降低傳統硅太陽能電池的制造成本，同時運用這種工藝制造的太陽能電池在效率方面也將超越傳統產品。

    目前光伏行業的薄膜涂層通常采用高溫氣相工藝，而萊斯大學的研發人員使用的是低溫液相工藝，由于避免了高溫操作，該技術能夠有效降低成本。據悉，如果這一技術得到商業化應用，每年可為太陽能制造商節省100萬美元的電力成本。

    這種技術沉積涂層是采用低溫液相工藝，而不是現在使用的高溫氣相工藝，現在，奈特考爾技術公司（Natcore Technology）正在商業化，這家新創公司是在新澤西州（New Jersey）紅岸（Red Bank）。該公司計劃，利用這一技術取代標準步驟，在傳統太陽能電池制造中，增加一種抗反射膜，添加到硅片上，以幫助它們吸收更多的光。這也會帶來一種更先進的抗反射技術，稱為黑硅（black silicon）。

    與此同時，奈特考爾公司正在開發更先進的加工應用，其中包括，制造太陽能電池時，采用碳納米管或納米晶體，這些都稱為量子點。這種太陽能電池需要幾年才能商業化，但遠遠優于傳統的太陽能電池。納米太陽能電池以前已經嘗試過，但該公司認為，它的新制造技術可以使它們更便宜。

    因為取代了傳統生產線的高溫工藝，這種液基工藝可以降低制造成本。奈特考爾公司總裁查爾斯·普羅維尼（Charles Provini）估計，取代傳統涂層機，采用他們公司的機器，每年可以使太陽能制造商節省約100萬美元的電力成本。

    制造商目前都不使用液相工藝制備抗反射膜，部分原因是，很難使涂層足夠均勻，以用于太陽能電池。問題在于液體工藝通常運行的方式。這種涂層會形成一種反應物，在液體中與表面相互作用。這種反應物耗盡時，沉積速度就會改變，從而導致涂層厚度的變化。萊斯大學研究人員解決了這個問題，他們開發出一種系統，可以不斷補充這種反應物，同時密切監測這種薄膜的厚度。

    奈特考爾公司先進的納米太陽能電池設計，需要把量子點層沉積在硅太陽能電池上。這種量子點設計可吸收的一些顏色，硅不能吸收，這有可能使太陽能電池效率增加一倍。這以前已經嘗試過，但形成一層量子點需要昂貴的加工技術，而且證明難以安排量子點間距，以避免它們之間的不必要放電。奈特考爾公司的這種工藝成本低廉，它提供了一種方法，可以控制量子點排列，在涂抹它們時，采用一層二氧化硅，形成間隔區。該公司已決定，首先要涂抹傳統的硅太陽能電池，使它更便捷，使業內更容易采用這項技術，但是，最終可能會放棄硅片，制成完全依靠量子點的太陽能電池，這就要采用多種量子點，以有效吸收全頻段波長的陽光。

    另一種設計，奈特考爾公司正在與柯達公司共同開發，需要使用液相沉積工藝（liquid deposition process），沉積碳納米管網絡，采用一種太陽能半導體材料，生產很薄的柔性太陽能電池。奈特考爾公司說，太陽能電池采用這種設計，可以和傳統硅太陽能電池有同樣的效率，但成本大約只有一半就可以制作，在很大程度上，這是因為它們的制備，采用了柯達公司的設備，就是制作照相膠片的同一種設備。由于這種太陽能電池輕便柔韌，所以也更容易安裝，安裝成本會削減一半，奈特考爾公司估計。

    安德魯巴倫（Andrew Barron）是萊斯大學化學和材料科學教授，他開發這種液相沉積技術，他說，這種碳納米管設計更接近商業化，勝過量子點設計。他說，研究人員已經制成小型太陽能電池原型，余下的開發工作也必須繼續，制定出制作細節。這種量子點太陽能電池仍處于早期階段，研究人員至今只是使用這種液體工藝，以表明可以使這些量子點的分布符合要求。他們還沒有制成太陽能電池。

    奈特考爾公司已籌集到約600萬美元，這是因為在加拿大證券交易所公開發行股票。它也與中國和意大利的一些公司簽署了合資協議。這家公司計劃，把它的技術授權給別人，而不是自己制造太陽能電池。公司目前正在測試一種樣機型號的商用級液相沉積機，普羅維尼說，公司已有4家太陽能電池制造商，排隊要購買這種商用版本的機器，只要公司符合一定的技術標準。<