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若太陽(yáng)能電池成本降低 發(fā)電成本可與煤競(jìng)爭(zhēng)
來(lái)源:麻省理工《科技創(chuàng)業(yè)》 日期:2012-2-28 作者:全球電池網(wǎng) 點(diǎn)擊:

    如果太陽(yáng)能安裝和周?chē)O(shè)備成本也降低一半,太陽(yáng)能發(fā)電成本就只有每千瓦時(shí)6美分,在美國(guó)陽(yáng)光明媚的地區(qū),這就低于今天美國(guó)的平均電力成本。


    在這十年的最后,美國(guó)制造商會(huì)使太陽(yáng)能電池板便宜一半以上,這是對(duì)比他們現(xiàn)在所做的電池板。那就會(huì)足夠便宜,使太陽(yáng)能發(fā)電可與化石燃料電力競(jìng)爭(zhēng),這是根據(jù)能源與環(huán)境科學(xué)中心(Energy & Environmental Science)的一項(xiàng)新的研究。成本降低所依賴(lài)的技術(shù),已經(jīng)在研究實(shí)驗(yàn)室演示,就在初創(chuàng)企業(yè),大學(xué)和主要的太陽(yáng)能電池制造商那里,而且可能涉及硅,這種材料,今天大部分太陽(yáng)能電池板的制備都要采用。


    剝離式太陽(yáng)能:這片25微米厚的硅薄膜,新創(chuàng)公司阿斯特羅瓦特公司(Astrowatt)用于制作太陽(yáng)能電池,薄膜有金屬敷層,使它不會(huì)斷裂。這片薄膜是從一塊厚硅片上剝離下來(lái)。來(lái)源:麻省理工科技創(chuàng)業(yè)


    這篇報(bào)道的作者是麻省理工學(xué)院的一些研究人員,牽頭的是托尼奧?布納西西(Tonio Buonassisi,他是機(jī)械工程和制造技術(shù)教授,報(bào)道確認(rèn)了一些早期的技術(shù),如果一起使用,就可以減少太陽(yáng)能電池板制作成本,達(dá)到每瓦52美分。目前,這一成本超過(guò)每瓦一美元。在每瓦52美分,假設(shè)類(lèi)似的成本降低出現(xiàn)于安裝和設(shè)備,比如逆變器,那么,太陽(yáng)能發(fā)電成本就只有每千瓦時(shí)6美分,在美國(guó)陽(yáng)光明媚的地區(qū),就會(huì)少于今天美國(guó)的平均電力成本,F(xiàn)在,在陽(yáng)光充足地區(qū),太陽(yáng)能發(fā)電成本大約是每千瓦時(shí)15美分,這是根據(jù)美國(guó)能源部的數(shù)據(jù),但是,這一成本會(huì)大幅走高,這是因?yàn),采用小型裝置或在多陰地區(qū),太陽(yáng)能裝置只能產(chǎn)生較少的電力。


    最好的方法是,要降低每瓦的成本,就要使太陽(yáng)能電池更有效,這樣,更多的電力就可以產(chǎn)生,而只需要一定量的材料和工廠設(shè)備。提高效率也會(huì)降低安裝成本,因?yàn)橹恍枰^少的太陽(yáng)能電池板。但是,效率的提高還不夠,達(dá)不到每瓦52美分。制造商制作太陽(yáng)能電池,也需要采用更薄的硅片,制作晶片要采取一種方式,更少浪費(fèi)硅晶片,而且可以加快生產(chǎn)。如果高效太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)會(huì)減慢制造,或需要厚硅片,那可能就不會(huì)帶來(lái)必要的成本降低。


    一條重要途徑是,要降低成本,就要使用一些技術(shù),形成替代方法,取代這些浪費(fèi)的工藝,這些工藝現(xiàn)用于制備硅片。目前,有一半的高品質(zhì)硅因?yàn)橐谱骶A,最后就成為廢物。有一家新創(chuàng)公司,就是1366技術(shù)公司(1366 Technologies),制作薄晶圓,是直接采用容器中熔化的硅。公司計(jì)劃,取代傳統(tǒng)的結(jié)晶爐(crystallization furnaces),鋸臺(tái),以及鑄錠處理設(shè)備,只采用一臺(tái)單一的機(jī)器,需要較少的工人操作。其他初創(chuàng)公司,也在取代鋸子,采用的一些工藝,是分離薄硅晶,就從較大的硅片上剝落下來(lái),這要使用化學(xué)蝕刻,或進(jìn)行剝離。


    一旦廠商有了薄晶圓,他們就需要設(shè)備和工藝,既可以進(jìn)行加工,又不會(huì)造成損壞。有可能制成的硅太陽(yáng)能電池薄至25微米,同時(shí)可以保持其性能,但大多數(shù)廠家使用180微米的晶圓,這就更耐用。有一種方法可處理薄晶圓,就是在加工晶圓時(shí),把它放在玻璃片上。玻璃就用作支撐物,進(jìn)行制造;太陽(yáng)能電池板完工后,它可以保護(hù)電池板,避免一些因素影響。磁懸浮系統(tǒng)可以飄浮起晶圓,在生產(chǎn)線上有助于處理薄晶圓。


    一些高效太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)都適合薄晶圓。有一種設(shè)計(jì),需要把硅晶片夾在兩層非晶硅之間,有一種類(lèi)型的太陽(yáng)能電池就是這樣做的,是三洋公司(Sanyo)生產(chǎn)的。這種對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)降低了晶圓上的應(yīng)力。這種電池加工可以適用較低溫度,低于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池。其他電池設(shè)計(jì)也可以制作薄晶圓。有一種設(shè)計(jì),是把所有的電氣觸點(diǎn)都放在晶圓背面,這一工藝可能非常適合加工玻璃片上的電池。美國(guó)公司太陽(yáng)電力公司(SunPower)就使用這種電池設(shè)計(jì)的一個(gè)版本。


    報(bào)告中所描述的技術(shù),大部分尚未得到全面生產(chǎn)規(guī)模的證實(shí)。這種技術(shù)制造晶圓,不需要鋸子,但尤其面臨一些問(wèn)題,比如生產(chǎn)足夠優(yōu)質(zhì)的硅,制備的硅片具有恰當(dāng)?shù)男螤詈痛笮,或生產(chǎn)要可靠,而且速度高。


    為了使太陽(yáng)能發(fā)電更具競(jìng)爭(zhēng)力,安裝也需要降低成本。安裝和逆變器、電線、土地和融資成本,會(huì)占到一半,有時(shí)高達(dá)80%的太陽(yáng)能裝置成本。大部分需要降低的成本,都可以實(shí)現(xiàn),只需要提高效率,這會(huì)減少工程所需的電池板數(shù)量。


    最終,硅太陽(yáng)能電池板甚至?xí)陀诿客?0美分,布納西西說(shuō)。這需要設(shè)法制作更具挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì),例如,包括一種納米結(jié)構(gòu)層,可以提高光的吸收,制成硅的電池,只需一微米厚,性能就相當(dāng)于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池。

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