2005年8月16日
一个研究小组由工程师加州大学伯克利分校研发出一种新技术来处理低品位硅金属缺陷,预付款可以显著降低太阳能电池的成本。
近90%的太阳能、光伏电池在世界是由精制,高纯度的硅形式,相同的材料用于制造集成电路。半导体和太阳能电池行业的发展已经相对有限供应的压力不断增加的高质量的硅,因此推高价格的材料。
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艺术家的印象是强烈的同步辐射(从左上)太阳能电池,成像铁杂质。 |
尝试使用更丰富和更便宜的形式的硅-一个充满金属杂质和缺陷——没有因为这种材料制成的太阳能电池不执行。此外,制造技术用来去除杂质是昂贵的,否定使用更便宜的材料的成本效益。
“我们已经提出了一种新的方法来使用肮脏的硅,“Eicke韦伯说,加州大学伯克利分校材料科学与工程教授先进材料中心的首席研究员劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL),和这个研究项目的主要研究者。亚博网站下载亚博老虎机网登录”而不是把杂质,我们可以让他们但他们操纵的方式减少对太阳能电池效率产生不利影响。”
其他加州大学伯克利分校研究人员托尼奥Buonassisi项目,在材料科学与工程博士生,和安德烈•Istratov研究助理工程师,两人也隶属于劳伦斯。亚博网站下载亚博老虎机网登录还在团队马修·马库斯在劳伦斯的先进光源,巴里·赖和Zhonghou Cai在阿贡国家实验室先进光子源,在太平洋西北国家实验室和史蒂文综。
研究人员说,他们的发现,8月14日发表在《自然》杂志上的材料,可以大大降低太阳能电池的成本通过使用更便宜的材料的可行性。亚博网站下载
经常被吹捧为“太阳能最有前途的和安全的替代能源,可以减少对外国能源的依赖,减少有害气体的排放,危害世界气候,”韦伯说。“当前全球光伏发电的增长速度是每年30 - 45%,这是惊人的。然而,太阳能行业增长速度要快得多,如果研究人员和制造商可以进一步降低太阳能电池的成本。”
团队分析了硅中金属污染物如何应对不同类型的处理使用高度敏感的同步加速器x射线探针能够检测金属集群30纳米一样小。
研究人员发现,纳米级缺陷分散在硅电子有限公司的平均距离能够旅行之前失去能量。距离越长,被称为少数载流子扩散长度,材料的能量转换效率就越大。
“我们发现,这些纳米级金属缺陷管理的一种方式是圆分成大群,这样他们的破坏性更小的电子,“Buonassisi说。“比较马分散的金属颗粒有数百宽松的伯克利yabo214的街道上。他们将非常具有破坏性的流量。但是如果我们抓住了马在一笔,人们和交通能更自由地移动它们。”
研究人员发现,他们可以操纵金属杂质的分布不同的硅的冷却速率。当材料迅速冷却,金属缺陷快速锁定在分散分布。通过减慢冷却速率、金属杂质扩散到大集群。
“使用这种冷却技术,我们能够提高电子的距离可以旅行的四个因素之一而肮脏的硅留下不变的,“Buonassisi说。“虽然这仍然是不高效的超纯硅,这是原则,低质量的证据硅可以改善。我们现在看其他技术可以进一步提高硅脏的效率。”
研究人员指出,技术,如不同的冷却速率硅是一种简单、有效的调整当前制造过程。
“我们瞄准主流技术,”韦伯说。“我们提出的方法可能导致实质性的进展在更大范围地使用太阳能几个调整制造过程。”
研究人员称,到2006年,光伏产业预计将使用更多的硅微电子行业,这让太阳能成本效益可能依赖于设法利用脏,便宜的硅材料。
“作为太阳能发电进入主流的发电,生产高质量的硅没有跟上需求,”加州大学伯克利分校的Istratov说。“高档硅的导致供应短缺已导致其价格在现货市场增长了800%。由于太阳能电池片由超过一半的太阳能电池设备的成本,这对太阳能电池转化为最近的价格上涨。我们相信,我们的工程概念有可能帮助光伏产业保持竞争力作为替代能源。”
这项研究是由美国能源部的国家可再生能源实验室和大学晶体硅的研究项目。
http://www.berkeley.edu