德国研究人员将于第27届欧洲光伏展展示新科技

HF小二哥

Solarzoom光伏太阳能网讯   太阳能光伏市场竞争异常激烈。在价格方面，亚洲太阳能制造商是各中翘楚。如今，德国弗劳恩霍夫（Fraunhofer）协会研究人员正致力于设计一个新型涂层工艺以及薄层系统，两者皆有助于自动焊锡机大幅降低太阳能电池的价格以及竞争优势重回德国太阳能制造商手里。
 
　　位于德国Braunschweig市的表面工程与薄膜弗劳恩霍夫协会（全称the Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films 以下简称IST）宣布，科学家们将于第29届欧洲国际光伏巡回展会上展示这些新型工艺。
 
　　IST支持德国本土制造商
 
　　IST强调，亚洲生产的廉价产品令德国本土制造商步履维艰。不过目前，弗劳恩霍夫协会正在给这些企业提供支持。这就是他们正在研发的旨在大幅降低太阳能电池价格的工程涂层工艺与薄膜系统。
 

 
　　热线替代等离子
 
　　光伏行业将希望放在转换效率超23%的太阳能电池上。这些“HIT”（中文全称“异质结与内在薄层”，英文全称Heterojunction with Intrinsic Thin layer，以下简称HIT）电池含有带有额外硅质薄层的晶体硅吸收器。至今为止，制造商们使用等离子CVD（全称Chemical Vapor Deposition）工艺将这些薄层附在基底：反应室里充满了四氢化硅与晶体硅基底。等离子激活气体，从而令硅氢键断裂（编辑注：四氢化硅的分子式为SiH4。SiH4由硅-氢键链接，等离子激活气体，从而促使硅-氢键断裂）。
 
　　可以自由活动的硅原子以及硅氢残留物质附着在基底表面。不过，由此产生了一个问题：等离子只能激活10-15%的硅烷气体，余下85-90%的气体却被丢失。这无疑会大幅增加成本。
 
　　如今，IST研究人员更换了这个工艺。他们舍弃等离子，而采用热丝激活气体。
 
　　IST部门主管Lothar Schäfer博士解释道：“通过这种方式，几乎所有的硅烷气体得以使用，因此我们可以将85-90%的气体恢复使用，要知道这类气体价格昂贵。这还可以令层面的整体生产成本下降50%。相比于硅烷气体的价格，该工艺所需要的金属丝价格可以忽略不计。
等离子CVD促使系统技术愈加容易 
　　比用传统的等离子CVD，快五倍的速度涂层薄膜变得可行，并且仍可维持相同的品质。研究人员将薄膜涂布在50~60平方公分的面积上。系统技术比等离子CVD技术更为容易，因此系统价格将大幅下降。发电机生产电流加热金属丝的成本仅为等离子CVD工艺的十分之一。
 
　　工艺亦适用于薄膜太阳能电池
 
　　此外，这类工艺也适用于薄膜太阳能电池。鉴于转换效率略高于10%，薄膜太阳能电池的收益也相对温和。不过通过三倍的太阳能电池（比如将三块电池叠加在一起 ），转换效率将大幅上升。
 
　　不过存在另一个问题。在使用等离子CVD涂层时，三重电池会导致大额物质损失，这令三重太阳能电池变得昂贵。因此，研究人员为其研发的工艺探索另一个潜在用途：新涂层工艺可以令电池更为经济有效。如果稀有而有效的锗元素得以运用，三重电池有望保持长久的功效。不过，锗元素也相当昂贵。为了令其成为一个有利可图的选择，在热丝CVD工艺过程中，应该尽可能的避免锗元素的损失。
 
　　镀膜工艺中节约35%的导电氧化物薄膜
 
　　光伏电池所产生的电力会流出以便可以被利用。为了确保这个过程，连接电网的金属通常被蒸发到太阳能电池上。不过对于HIT电池而言，电网还不够。整个表面还需要透明导电性层。
 
　　镀膜工艺过程：由掺铝氧化锌或氧化铟锌制成的瓷砖分裂，分裂的组织附着在表面，产生薄层。不过，瓷砖也非常昂贵。因此，IST研究人员使用金属砖瓦。相比于瓷砖，金属砖瓦的价格便宜了近80%。电子控制可以确保金属砖瓦不被氧化。
 
　　IST部门总经理Volker Sittinger博士表示：“尽管控制开支上涨，但我们仍可以将生产过程的成本下降35%。”
 
　　该研究小组计划将两个工艺结合起来，以便令薄涂层太阳能电池更经济有效，最终的结果就是我们都想看到的，那就是更加有利可图。
 
　　Sittinger博士表示：“你可以使用热丝CVD制造所有硅层，以及通过溅射金属砖瓦生产所有透明的导电层。原则上，这些工艺应该适用于大号电池。”
 
　　不过，被研发的工艺还未完全转化为制造工艺。研究人员表示，这类工艺进入太阳能电池的制造仍需3至5年。
 
　　注：第27届欧洲国际光伏巡回展览会(EU PVSEC)将于2012年9月25日-28日在德国法兰克福展览中心展开。德国弗劳恩霍夫协会位于03号馆G22展位。