鋁箔板上印刷廉價太陽能電池板技術亮相

鋁箔板上印刷廉價太陽能電池板技術亮相

在鋁箔板上印刷廉價太陽能電池板的技術近日亮相，這將成為太陽能產業中的一個里程碑。

納諾太陽能技術的關鍵是銅，銦，鎵和硒化物夾層，這種夾層板的厚度僅相當于今朝太陽能光電市場使用的硅板的百分之一。該技術的巨大潛力打動了谷歌建立者瑟吉?布林和拉里?佩奇，從技術發展早期，二人就成為了該項目的天使投資者。

兩個表明成績了納諾太陽能公司的首次亮相：該公司有40億美金的合同在手，他們的太陽能板每瓦特產能售價1美金。這一價格和今朝世界通用的化石燃料價格相比很有競爭力。

特別是這種技術可以避免建設火電站和核電站那樣巨大電站時的種種困難，在鄰近城市的地方建許多小些的太陽能電站成為人們的又一選擇。

“像我們的產品這樣的太陽能板有很高的投資回報率，配置可以從2兆瓦到20兆瓦任意選擇。如果用電量急劇上升，這樣的市政電廠可以在六個月內建成并筆直向當地電網輸電，而不需要大規模的輸電電網投資。”太陽能公司的CEO馬丁?羅思切森在給“連線”網站的郵件中寫到。“火電和核能在投資回報率和快速投產方面都沒方法與之匹敵。”

由于該項太陽能技術被視為一項真正意義上的“沖破”，從20世紀80年代早期開始，薄膜太陽能技術就已經成為美國替代能源研究的主要關注范疇。硅電池易于加工，性能可靠，效率也很高，但一些研究人員認為硅電池也有其固有的缺陷。加工硅電池比薄膜太陽能電池要用到更多的硅。而且即使它能達到40%的光電轉化率，其效率也遠低于化石能源燃料。

國家可再生能源試驗室在20世紀九十年代一直致力于薄膜太陽能的研究，但在仿佛沒什么技術能在試驗室以外湊效。事實證明真正加工薄膜太陽能電池十分困難。

2005年第一太陽能公司以一種碲化鎘薄膜電池殺入太陽能市場。他們的加工成本迅速下降，他們還拿到了幾十億美金的合同。就在前兩天，他們還與中國官方簽訂了一項20億瓦特的合同。今朝投資者們認為第一太陽能公司的市值比美國航空、德爾塔航空和聯邦航空三家的總和還要高。第一太陽能公司已經成為納諾太陽能公司的最大障礙和目標。

納諾太陽能公司與其他公司的最大不同之處就是他們將半導體粘結在金屬箔的技術很特別。絕大多數公司都需要在真空環境下進行各種操作，而納諾太陽能公司能筆直將太陽能電池印刷在金屬箔上。

“他們與其他公司的區別在于他們發明了一種不需要真空環境加工太陽能電池板的技術。”國家可再生能源試驗室薄膜太陽能研究員米格?康特亞說。“說起來仿佛很一般，我要指出的是這種濕化學技術能為其在固定設備投資方面節省大量資金。”

這種太陽能電池的基板鋁箔量大價廉，這就是公司在原材料和加工方面的優點。

今年早些時候，第一太陽能公司宣稱他們開始加工價格低于1美金每瓦特的太陽能電池。納諾太陽能公司表示他們的價格可以更低。納諾還在最近的白皮書中將第一太陽能公司作為目標，并聲稱他們的“系統平衡成本”（除太陽能電池板本身以外的所有其他原料）更低。

對于一家還沒有投入商業化加工的公司這樣講仿佛是在說大話，但納諾公司已有5億美金風險投資和一些前沿技術在手。除了他們已贏得的合同，他們還宣布國家可再生能源試驗室探測證實納諾的電池是效率最高的印刷太陽能電池，轉化率達到了16.4%。

即使太陽能公司間的競爭正在升溫，在不斷張大的可再生能源市場里還是有許多市場空間。市場競爭能促使技術進步和加工成本降低，這些對于太陽能提倡者們來說都是好消息。在二十世紀九十年代早期太陽能加工主要成本降低以后，太陽能模塊的均勻成本就沒再大幅降低過。

如果想第一太陽能公司和納諾太陽能公司這樣的公司繼續壯大，他們會將太陽能的均勻價格降低到可以與化石燃料箱競爭。第一太陽能公司今年將加工十億瓦特的太陽能電池板。納諾公司的產量相對很小。他們有可加工640兆瓦特電池板的設備，并且產量也將在目前每月1兆瓦特的基礎上逐步提高。采用滲透汽化術張大加工可能會遇到些困難，但羅思切森很有信心。

“投產還有很多事情，除非處理所有的問題，否則想每月加工一百萬電池根本不可能。”他說，“這也是為什么我們的加工人員認為從0到1兆瓦特的過程比從1兆瓦到100兆瓦的擴產挑戰還要大。”

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領導此項研究的美國加州大學電氣工程和計算機科學教授阿里·杰威表示，與傳統硅和薄膜電池相比，納米柱技術可使研究人員使用更為廉價和低質的材料。更緊要的是，該技術更適于在薄鋁箔上制作出可卷曲的太陽能電池板，從而降低了制造成本。一旦獲得成功，其加工成本將可低至單晶硅太陽能板的1/10。

這種太陽能電池是通過將統一的500納米高的硫化鎘嵌入碲化鎘薄膜中制成的，這兩種材料均是薄膜太陽能電池中常常使用的半導體。杰威及其同事在《自然·材料》上發表的報告稱，此種電池將光能轉換為電能的效率可達6%。此前，也有科學家使用了這種立柱設計思想，但其辦法較為昂貴，且光電轉換效率不到2%。

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杰威及其同事制作的納米柱電池首次使用經氧化解決的鋁箔，創建出呈周期性分布的200納米寬小孔，這些小孔作為硫化鎘晶體直立生長的模板。然后，對碲化鎘和頂端電極飾以銅和金的薄膜。它們通過一塊玻璃板和電池相連，或是將其頂端投入聚合物溶液使其彎曲。

喬治亞理工學院的材料學和工程學教授王中林評價說，將納米材料工程設計與制造柔性可彎曲高效太陽能電池的各種軟基板技術集成在一起，這是一個令人興奮的進展。美國國家可再生能源試驗室負責太陽能電池研究的物理化學家阿瑟·諾茲克則表示，這種電池要與由硅、碲化鎘和其他材料制成的柔性薄膜太陽能電池進行競爭，其賣點可能不在于其柔性，而是成本優點。

目前，研究人員正在探索使用可提高轉換效率的材料。例如，頂端的銅—金層今朝僅有50%的透亮度，如果可讓所有的光都透過，其效率就可增加一倍。因此，研究人員正計劃使用像氧化銦這樣的透亮導電材料。另外，利用其他半導體材料作為納米柱及其周圍材料也在研究人員的考慮之中，這樣的制作工藝能適于更廣范圍的半導體材料，其他材料組合亦可能會提高效率，更緊要的一點則是可以避免鎘的毒性問題。

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