制作太陽能電池，需要使硅片溫度超過1000°C。這個(gè)過程通常需要加熱元件，會(huì)耗費(fèi)大量能量。

一種新的光學(xué)爐已開發(fā)出來，在科羅拉多州（Colorado）戈?duì)柕牵℅olden）國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（National Renewable Energy Laboratory），研究人員加熱太陽能硅片，是要聚集光線對(duì)準(zhǔn)它們，這是一種更有效的工藝，大約只耗費(fèi)傳統(tǒng)爐子一半的能源。更重要的是，這種新設(shè)計(jì)也用光線來去除硅片的某些雜質(zhì)，這一步驟可以提高成品電池的輸出功率。

這個(gè)爐子采用燈泡而不是加熱元件，來加工硅晶片。

這項(xiàng)研究處在早期階段，到目前為止，研究人員只是提高了效率，所制成的太陽能電池，效率僅僅提高了半個(gè)百分點(diǎn)。但是，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，他們認(rèn)為，他們可以使效率提高四個(gè)百分點(diǎn)，從大約16%的效率達(dá)到20%，這在太陽能行業(yè)是一件大事，這個(gè)行業(yè)甚至?xí)�慶祝半個(gè)百分點(diǎn)的增幅。

高溫是需要的，在不止一個(gè)步驟中都需要，太陽能電池的制造就是這樣。爐子用來把摻雜物融入硅，在這種材料內(nèi)形成電場，創(chuàng)造電氣接觸，并氧化表面以提高效率。這種新爐子也可以更好地控制這些過程，提高太陽能電池的效率。

不是只有國家再生能源實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)使用光加工硅。快速熱處理爐用于微電子工業(yè)，也用光線加熱半導(dǎo)體。但這種新爐子使用高反光耐熱陶瓷，確保只有硅片吸光，爐內(nèi)壁不吸光。“這會(huì)使它的效率提高很多倍，”布珊？索珀里（Bhushan Sopori）說，在國家再生能源實(shí)驗(yàn)室，他是負(fù)責(zé)這種爐子項(xiàng)目的研究員。

通過精確設(shè)計(jì)爐子內(nèi)部形狀，研究人員可以精確控制光線聚集位置，確保晶圓受熱均勻。這仍不足以確保晶圓被均勻照射，邊緣必須接收更多的光線，因?yàn)樗鼈兩�熱更快，超過晶圓其他部位。這個(gè)過程減少了晶圓上的熱應(yīng)力，可以精確控制加熱誘發(fā)的化學(xué)反應(yīng)。精確控制加熱速度和時(shí)間，也可以改善太陽能電池的電氣觸點(diǎn)，提高效率。這就可以確實(shí)引發(fā)氧化步驟。氧化通常只有少數(shù)制造商使用，用于高端太陽能電池，但是，這項(xiàng)新工藝會(huì)更便宜，從而會(huì)使更多制造商使用它。

索珀里說，國家再生能源實(shí)驗(yàn)室已開發(fā)出一些工藝，可以更好地利用光子效應(yīng)，勝過快速熱處理爐。因?yàn)楣庾优c硅相互作用，可能會(huì)使有害雜質(zhì)如鐵等流出材料，同時(shí)保留一些有用成分，比如硼（boron），這是太陽能電池正常運(yùn)行所需要的。

研究人員還沒有使效率完整地提高四個(gè)百分點(diǎn)，部分是因?yàn)椋�這種新的處理步驟不能完全兼容傳統(tǒng)制造業(yè)的其他步驟。索珀里說，他們正在努力改進(jìn)其他步驟，以充分利用這種光爐。

國家再生能源實(shí)驗(yàn)室也聯(lián)合先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)公司（Advanced Optical Systems）開發(fā)一種機(jī)器，每次加工的晶圓不只一片，就和實(shí)驗(yàn)室版本一樣，可以達(dá)到2000片。這樣高的產(chǎn)量是必要的，因?yàn)檫@種爐子要與傳統(tǒng)爐子競爭，傳統(tǒng)爐子運(yùn)行更便宜。