随着使太阳能光伏(PV)组件和面板的效率不断提高的追求,新的记录正在建立并很快被超越。减少从太阳能电池板表面反射的阳光是正在探索的一种有前途的途径。将它们变黑似乎是一个简单的解决方案,但是这样做并不那么简单……也不便宜。
Natcore Technology 10月25日宣布,已使用“适合低成本大规模生产的”专有工艺制造了从晶片到成品的“绝对黑”硅PV电池。
最黑的黑色
Natcore科学家首先创造了有史以来“最黑”的硅太阳能电池表面。然后,Natcore的技术人员接手了这项工作,采用了位于新泽西州Red Bank的公司的液相沉积(LPD)工艺来制造成品Absolute Black硅PV电池。
根据Natcore的说法,将太阳能电池的反射率降低10倍,可产生的可用光最多增加3%,并且PV电池效率得到相同的提高。“这是Natcore和整个太阳能行业的一个重要里程碑。低成本,可扩展的生产工艺是使黑色硅太阳能电池可行的缺失。我们现在期待提供这一关键功能。”公司董事长Brien Lundin说道。
整个过程在纽约州罗切斯特的纳特可尔(Natcore)研发中心完成,这是该公司从头到尾首次制造其黑色硅PV电池之一。由于缺乏设备和技术能力,Natcore以前将过程的某些方面移交给了其他实验室,包括亚利桑那州立大学,托莱多大学的光伏研发中心以及美国能源部国家可再生能源实验室(NREL) )。
到了7月,Natcore能够筹集250万美元的资金将其黑硅技术商业化,这一情况发生了变化。根据Natcore的新闻稿,部分收益被“投资于在内部快速执行工作所需的人才和实验室设备”。Natcore总裁兼首席执行官查克·普罗维尼(Chuck Provini)表示:“这种完全在我们实验室制造的黑硅太阳能电池是这项投资的初衷。”
Natcore的黑色硅晶片达到了如此高的“黑度”状态,具有“接近于零的反射率”,这意味着几乎100%照射到电池上的太阳光都会被吸收,并可以转化为电能。但是,晶圆只是成品的基材。它们必须先被“塑造成太阳能电池”,然后才能将阳光转化为电能。
太阳能研发公私合营
输入NREL,Natcore与之签订了合作研究与开发协议(CRADA)。NREL最近生产了转换效率为18.2%的黑硅PV电池,但是这些黑硅太阳能电池是使用热沉积工艺制造的,对于商业规模的生产而言太昂贵了。相比之下,Natcore的LPD是化学过程。
根据CRADA的条款,Natcore和NREL将携手合作,并利用各自的技术“以达到或超过Natcore的黑硅太阳能电池的效率。”这需要将Natcore的LPD专利技术与“ NREL的技术相结合,以创建集成到高效太阳能电池中的黑色硅抗反射层。”
Natcore指出:“在Natcore / NREL的初步努力中已经证明了组合技术协同工作的可行性,该努力生产出了效率为16.5%的小面积实验室规模的黑硅太阳能电池。”
NREL研究科学家Yuan Hao-Chih Yuan博士说:“我们在黑硅技术上与Natcore有很好的协同作用。”“没有适当涂层的硅表面会损害太阳能电池的能量转换效率。为此目的,在黑硅表面上生长二氧化硅涂层并不罕见,但是通常在非常高的温度下生长。Natcore的涂料采用化学成分。他们是可以廉价地钝化黑色硅表面的材料。”
CleanTechnica的普通读者会知道,除了Natcore和NREL之外,Fraunhofer-Gesellschaft研究所的德国研究人员正在致力于改进黑硅太阳能电池,以及将其商业化。在这一点上,Natcore似乎最接近商业化,但是从长远来看,所有这些科学家的工作都可能对我们有所帮助。
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