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太阳能发电可与煤竞争
作者:佚名  文章来源:中国低碳网  点击数795  更新时间:2012/2/28 9:56:15  文章录入:user5  责任编辑:user5

  在这十年的最后,美国制造商会使太阳能电池板便宜一半以上,这是对比他们现在所做的电池板。那就会足够便宜,使太阳能发电可与化石燃料电力竞争,这是根据能源与环境科学中心(Energy & Environmental Science)的一项新的研究。成本降低所依赖的技术,已经在研究实验室演示,就在初创企业,大学和主要的太阳能电池制造商那里,而且可能涉及硅,这种材料,今天大部分太阳能电池板的制备都要采用。
  这篇报道的作者是麻省理工学院的一些研究人员,牵头的是托尼奥?布纳西西(Tonio Buonassisi),他是机械工程和制造技术教授,报道确认了一些早期的技术,如果一起使用,就可以减少太阳能电池板制作成本,达到每瓦52美分。目前,这一成本超过每瓦一美元。在每瓦52美分,假设类似的成本降低出现于安装和设备,比如逆变器,那么,太阳能发电成本就只有每千瓦时6美分,在美国阳光明媚的地区,就会少于今天美国的平均电力成本。现在,在阳光充足地区,太阳能发电成本大约是每千瓦时15美分,这是根据美国能源部的数据,但是,这一成本会大幅走高,这是因为,采用小型装置或在多阴地区,太阳能装置只能产生较少的电力。
  最好的方法是,要降低每瓦的成本,就要使太阳能电池更有效,这样,更多的电力就可以产生,而只需要一定量的材料和工厂设备。提高效率也会降低安装成本,因为只需要较少的太阳能电池板。但是,效率的提高还不够,达不到每瓦52美分。制造商制作太阳能电池,也需要采用更薄的硅片,制作晶片要采取一种方式,更少浪费硅晶片,而且可以加快生产。如果高效太阳能电池设计会减慢制造,或需要厚硅片,那可能就不会带来必要的成本降低。
  一条重要途径是,要降低成本,就要使用一些技术,形成替代方法,取代这些浪费的工艺,这些工艺现用于制备硅片。目前,有一半的高品质硅因为要制作晶圆,最后就成为废物。有一家新创公司,就是1366技术公司(1366 Technologies),制作薄晶圆,是直接采用容器中熔化的硅。公司计划,取代传统的结晶炉(crystallization furnaces),锯台,以及铸锭处理设备,只采用一台单一的机器,需要较少的工人操作。其他初创公司,也在取代锯子,采用的一些工艺,是分离薄硅晶,就从较大的硅片上剥落下来,这要使用化学蚀刻,或进行剥离。
  一旦厂商有了薄晶圆,他们就需要设备和工艺,既可以进行加工,又不会造成损坏。有可能制成的硅太阳能电池薄至25微米,同时可以保持其性能,但大多数厂家使用180微米的晶圆,这就更耐用。有一种方法可处理薄晶圆,就是在加工晶圆时,把它放在玻璃片上。玻璃就用作支撑物,进行制造;太阳能电池板完工后,它可以保护电池板,避免一些因素影响。磁悬浮系统可以飘浮起晶圆,在生产线上有助于处理薄晶圆。
  一些高效太阳能电池的设计都适合薄晶圆。有一种设计,需要把硅晶片夹在两层非晶硅之间,有一种类型的太阳能电池就是这样做的,是三洋公司(Sanyo)生产的。这种对称结构降低了晶圆上的应力。这种电池加工可以适用较低温度,低于传统的太阳能电池。其他电池设计也可以制作薄晶圆。有一种设计,是把所有的电气触点都放在晶圆背面,这一工艺可能非常适合加工玻璃片上的电池。美国公司太阳电力公司(SunPower)就使用这种电池设计的一个版本。
  报告中所描述的技术,大部分尚未得到全面生产规模的证实。这种技术制造晶圆,不需要锯子,但尤其面临一些问题,比如生产足够优质的硅,制备的硅片具有恰当的形状和大小,或生产要可靠,而且速度高。
  为了使太阳能发电更具竞争力,安装也需要降低成本。安装和逆变器、电线、土地和融资成本,会占到一半,有时高达80%的太阳能装置成本。大部分需要降低的成本,都可以实现,只需要提高效率,这会减少工程所需的电池板数量。
  最终,硅太阳能电池板甚至会低于每瓦50美分,布纳西西说。这需要设法制作更具挑战性的设计,例如,包括一种纳米结构层,可以提高光的吸收,制成硅的电池,只需一微米厚,性能就相当于传统的太阳能电池。

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