太阳能电池更便宜,更薄是真的好



有太阳能电池板在过去的暴跌几年的成本,导致太阳能装置远远高于大多数分析师此前预期的速度。随着但是大部分的节约成本已经被推到了极致潜力的领域,进一步降低成本正变得越来越具有挑战性的发现。

现在,研究人员在bt365手机和美国国家可再生能源实验室(NREL)所概述的途径,以进一步削减成本,这次减磅硅电池本身。

当硅的成本见顶由于供应短缺更薄的硅电池具有之前已探索,特别是在十几年前。但这种方法从一些困难遭遇:薄硅片太脆而易碎,导致亏损不可接受的水平在生产过程中,他们有更低的效率。研究人员说,现在有开始解决通过使用这些更好的处理设备和太阳能电池结构的一些最新发展挑战的方式。

新的研究结果在一份文件中详细介绍了杂志 能源和环境科学由bt365手机博士后刘喆,机械工程Buonassisi托尼奥教授共同撰写,和其他五人在bt365手机和NREL。

研究人员所描述的方法,因为他们的“技术经济”,在这一点上,强调经济因素如在实现太阳能电池板的承受能力进一步提高技术的人是至关重要的。

目前,全球90%的太阳能电池板是由晶体硅制成,和速度以种植业约持续每年,研究人员说,30%。今天的硅光伏电池,这些太阳能电池板的心脏地带,从硅晶片上那厚厚的160微米制成,但是具有更高的处理方法,研究人员提出,这可能是剃下降到100微米 - 并最终少为40微米或少,这将只需要四分之一作为时给定的面板尺寸多硅。

这可能不仅降低了单板的成本,他们说,但更重要的是它能够迅速扩张的莫非太阳能电池板的制造能力。因为这是扩大可通过限制新的植物如何快速构建以产生被刀削般香肠然后使晶圆的硅晶锭的限制。这些植物,其通常从太阳能电池制造工厂单独本身,往往是资本密集型和费时的构建,这可能导致在太阳能电池板的生产的扩张速度的瓶颈。降低硅片厚度可能潜在地缓解问题,研究人员说。

在的四种变化的太阳能电池结构,包括四氯乙烯(钝化发射极和背面接触)细胞和其它先进的高效率技术的效率水平看去的研究,它们的输出在不同厚度水平的比较。该研究小组发现有在性能其实一点下降到厚度低至40微米,采用了当今改进制造流程。

“我们看到有这方面(的效率与厚度的曲线图),其中效率是平的,”刘说,“所以这是该地区在那里你可以潜在地节省一些钱。”因为在单元架构,我这些进步说,“我们真正开始看到它是时候重新审视的成本效益。”

改变了巨大的面板制造工厂,以适应更薄的硅片将是一个耗时且昂贵的过程,但分析表明,好处远远大于成本,刘说。这将需要时间来发展必要的设备和程序,以允许更薄的材料利用现有技术,但是,我说,“这应该很容易相对下降至100微米,”这将已经提供了一些显著的节约。在技​​术的进一步改进:如更好的检测微裂纹,才有助于减少厚度可能会进一步增长。

在未来,厚度可能被减少到只有15微米,我说。该生长硅晶体的薄晶圆,而不是从一个更大的缸直接切片他们能帮助使这种进一步细化新技术,我说。

薄硅的发展很少受到关注,近年来硅的价格,因为你拒绝从山顶早些时候。但是,因为降低成本的那些已经发生了太阳能电池的效率和太阳能电池板的制造过程和供应链的其他部分,所述硅的成本再次成为该因子可以有所作为,我说。

“效率只有百分之几上去。所以,如果你想获得进一步的改进,厚度是要走的路,“Buonassisi说。但转换将需要全面部署大量投资的股权。

这项研究的目的,我说,是为那些可能计划在太阳能电池制造技术的扩展提供了一个路线图。通过使路径“具体和切实的,”我说,它可以帮助企业整合埃斯特他们的计划。 “有一条小路,”我说。 “这并不容易,但有一个路径。和先行者,其优点是显著。“

什么可能是必需的,我说,是同行业中的不同关键球员扎堆前进奠定了一组特定的步骤和商定的标准,为集成电路产业那样早早就启用的那爆炸式增长行业。 “这将是真正的变革,”我说。

安德烈8月,在美国亚利桑那州立大学的副研究科学家,他没有连接有了这项研究,说:“炼硅及硅片制造是苛刻的制造太阳能电池板的过程的一部分,MOST资本支出(CAPEX)。因此,在快速扩张的情况下,晶圆供应可以成为一个问题。 ESTA要薄解决了问题,你可以制造每台机器更多的晶圆而不会明显增加资本支出的一部分。“我补充说:”更薄的晶圆可以在特定的气候条件带来的性能优势,“在执行温暖的条件更好。

咨询的格雷戈里·威尔逊的可再生能源分析师格雷戈里·威尔逊,他并没有与此相关的工作,说:“减少硅的主流使用的将是非常显著细胞的数量,因为指出了影响。最明显的收获是在光伏产业规模由气候变化问题所需的多兆瓦规模所需的资金总额。另一个好处是在能量的需要,以产生硅光伏电池板的量。因为这是多晶硅生产和锭生长是必需的,对于生产高效率细胞的过程是非常能量密集的。“

威尔逊补充说“主要光伏电池和组件制造商需要从像教授可信组听到的。 Buonassisi是在bt365手机,因为他们会做出这种转变时,他们可以看到经济效益克利里“。

另外,小组成员包括莎拉·索菲亚,哈努车道,萨拉马吕斯wieghold彼得斯在bt365手机和迈克尔·伍德豪斯在NREL。这项工作部分由美国支持能源部并通过bt365手机能源倡议充满活力奖学金。