新型超薄太阳能电池可减少95％的硅损耗

挪威太阳能电池技术研究中心负责人，奥斯陆郊外的凯勒勒能源技术研究所（IFE）太阳能电池单元的研究负责人Erik Marstein，也是挪威大学物理系的副教授。奥斯陆（UiO）与UiO物理系的AasmundSudbø教授共同开发了下一代太阳能电池，其厚度要比当前的太阳能电池薄20倍。

Marstein表示：“未来最明显的方法是在不增加成本的情况下制造非常薄的太阳能电池片。太阳能电池变得越薄，越容易提取电力。原则上，因此在较薄的电池中将具有较高的电压和更多的电。我们现在正在开发至少与目前的太阳能电池一样好的太阳能电池，但是仅用十分之一的硅就可以制造出来。这意味着硅的消耗可以减少95％。”

AasmundSudbø教授和研究负责人Erik Marstein利用光进行了大量创新，将太阳能电池的厚度减少了95％。

这种减少是很重要的，因为自然界中不存在纯硅并且它容易与其他元素结合。为了使太阳能电池发挥作用，硅板必须至少包含99.9999％的硅。纯硅是在2,000摄氏度的冶炼厂中生产的，需要大量能量。然后将其切成足以切成太阳能电池板的薄片。只有一半成为太阳能电池。其余的变成木屑。

“每年消耗约100,000吨硅。但是，在制造过程中必须丢弃一半的硅时，显然存在根本上的错误。”太阳能电池的价格正在稳步下降。如今，太阳能电池板每瓦的成本为半欧元。仅在四年前，价格仅为每瓦两欧元。“以目前的价格生产太阳能电池很难赚钱。为了赚钱，太阳能电池必须便宜得多。”他补充说。

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问题在于，较薄的板由于光的波长而捕获的阳光较少。蓝光的波长比红光短得多。只能被几微米厚的板捕获蓝光。为了捕获红色光，硅板必须接近一毫米厚。对于红外光，板必须更厚。但是，当太阳能电池板薄至20微米时，太多的光会直接通过。

然而，目前的太阳能电池的“厚度”可以通过镜子增加一倍。通过反射光，使穿过板的光通过量增加一倍，因此理论上带有镜子的20微米太阳能电池的厚度将达到40微米。但是，挪威小组认为这还不够。此外，当前的镜子远非完美：它们只能反射70％至80％的光线。

现在，对于新技术而言，马斯坦说：“这就是魔力的源头。我们正在尝试各种可能的奇妙技巧。我们的技巧是欺骗太阳光，使其在太阳能电池中的停留时间更长。这延长了太阳光在太阳能电池中通过的时间。”这称为光收集。

该研究小组现在正在制作一种衬有周期性结构的背板，以精确地指示光线应到达的位置。他们设法迫使光线向侧面移动。

“我们可以一直强迫上下调光，使表观厚度增加25倍。我们已经计算出该底片的外观，目前正在研究哪种结构有效。”马斯坦说道。

另一种选择是用Uglestad微珠覆盖整个背板，这是上个世纪挪威最伟大的发明之一。Uglestad微珠是非常小的塑料球。每个球体的大小完全相同。

Marstein说：“我们可以迫使Uglestad微珠以几乎完美的周期性模式紧密地并排放置在硅表面上。实验室试验表明，微珠可用作掩膜。”此外，博士研究员Jostein Thorstensen指出，激光非常适合蚀刻微珠周围的压痕。

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这些是重大改进。Marstein允许：“我们现在正在研究是否可以将这种方法和其他方法扩大规模用于工业生产。我们对此充满信心，目前正在与多个行业合作伙伴进行讨论，但我们尚无法确定谁。”

挪威人的狩猎并非以此为目的。为了在太阳能电池中捕获更多的光，Jo Gjessing完成了关于如何在硅片背面制作不对称微压痕的博士学位。圆柱，圆锥和半球是对称的形状。我们提出了许多破坏对称性的结构。我们的计算结果表明，不对称的微压痕可以捕获更多的阳光。

Gjessings的工作意味着具有对称微压痕的20微米太阳能电池与具有非对称压痕的16微米极板一样有效。这意味着有机硅消耗量可再降低20％。

“我们的主要目标是从更薄的电池中获得相同数量的电量。即使我们的新太阳能电池为30微米，我们也会感到非常满意”，AasmundSudbø教授指出。

UiO新闻稿还暗示了其他发展。该新闻稿说：“新的太阳能电池以不同的方式生产，例如通过分裂硅树脂薄片或生长硅薄膜。还有额外的奖金？硅浪费最少。”

好吧，仅一个新闻稿就够了。这个消息已经被很好地了解了。尽管如此，仍然有很多悬而未决的问题，但是如果硅成本下降了95％之多，那么将有大量资源来进行新的硅电池结构处理。

通过。布莱恩·韦斯滕豪斯

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