最近發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志的一項(xiàng)研究表明，10年之后，美國(guó)的太陽(yáng)能面板造價(jià)將低于現(xiàn)有價(jià)格的一半，足以與化石能源相競(jìng)爭(zhēng)。面板造價(jià)的降低，既可能源于采用了一些實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)展示過(guò)的技術(shù)，也可能源于目前大多數(shù)面板制造所需要的材料硅成本的降低。
麻省理工學(xué)院機(jī)械工程與制造系教授TonioBuonassisi領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的報(bào)告中給出了一些有望將太陽(yáng)能面板成本降低到52美分/瓦的早期技術(shù)�，F(xiàn)階段，太陽(yáng)能發(fā)電的價(jià)格為1美元/瓦。如果面板成本降到每瓦52美分，同時(shí)太陽(yáng)能設(shè)施和逆變器等設(shè)備成本也以同樣速度下降的話，在美國(guó)陽(yáng)光充足的地方，太陽(yáng)能發(fā)電價(jià)格可以降到6美分/千瓦時(shí)。這個(gè)價(jià)格已經(jīng)低于美國(guó)目前電力價(jià)格的平均水平。按照美國(guó)能源部公布的數(shù)據(jù)，目前，陽(yáng)光充足地區(qū)的太陽(yáng)能成本已經(jīng)大約是15美分/千瓦時(shí)。
降低每瓦價(jià)格的最好辦法是使太陽(yáng)能電池效率更高。不過(guò)，僅僅靠效率的提高還不足以達(dá)到52美分/瓦的程度。制造商還要通過(guò)使用更薄的硅晶片生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，也要改進(jìn)硅晶片的制備方式來(lái)減少硅材料的浪費(fèi)，更要提高電池的生產(chǎn)效率。如果高效太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)會(huì)降低電池的生產(chǎn)效率，或者高效電池需要更厚的晶片，那就無(wú)法削減生產(chǎn)成本。
現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝?yán)速M(fèi)了50%的高品質(zhì)硅。一家名為1366技術(shù)公司的新企業(yè)可以從熔融的硅池中直接拉出硅薄片。這項(xiàng)技術(shù)可以用一臺(tái)設(shè)備替代常規(guī)的晶體生長(zhǎng)爐等設(shè)備，大大降低操作工人數(shù)量。還有一些初創(chuàng)企業(yè)則采用化學(xué)腐蝕或者剝離的方法來(lái)生產(chǎn)薄硅片。
有了薄硅片以后，制造商還需要能夠處理薄硅片。從技術(shù)上來(lái)講，硅太陽(yáng)能電池減薄到25微米且不降低其性能是可行的，但現(xiàn)在大多數(shù)制造商都在用180微米的晶片以保證電池強(qiáng)度。一種處理薄硅片的方法是把薄硅片鍵合到玻璃片上，用玻璃片作為支撐；當(dāng)太陽(yáng)能電池生產(chǎn)完畢后，玻璃片還可以保護(hù)太陽(yáng)能電池免遭惡劣天氣等環(huán)境因素的損壞。此外，磁懸浮系統(tǒng)可以使晶片在生產(chǎn)線上浮動(dòng)，也可以用來(lái)處理薄晶片。
有一些高效太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)有助于采用薄晶片。其中一種是把一層多晶硅夾在兩層非晶硅中間，日本三洋公司就正在采用這種辦法。這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)降低了晶片所受的應(yīng)力，同時(shí)還可以在比常規(guī)制備溫度低的條件下生產(chǎn)。還有一些電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可以使用薄硅片，其中一種就像美國(guó)Sunpower公司的技術(shù)，把所有的電極接觸都制備在晶片的背面。
報(bào)告中所述的技術(shù)大多還沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)的程度，特別是不用線鋸切割生產(chǎn)硅片的技術(shù)還存在諸如制備晶片質(zhì)量不夠高、形狀和尺寸無(wú)法保證、穩(wěn)定性不好、效率低下等問(wèn)題。
要使太陽(yáng)能發(fā)電更具競(jìng)爭(zhēng)力，電站建設(shè)也要減低成本。電力設(shè)施、逆變器、線路、土地以及融資成本等等占太陽(yáng)能電站成本的一半，甚至有時(shí)占80%以上。
據(jù)Buonassisi分析，最終太陽(yáng)能面板價(jià)格可以降到50美分/瓦。但這需要開(kāi)發(fā)更具挑戰(zhàn)性的方法，例如加入一個(gè)納米結(jié)構(gòu)薄層提高光吸收效率，從而使只有1微米厚的硅電池的性能和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電池不相上下。
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
