莱斯大学：新工艺降低太阳能电池成本

在传统太阳能电池制造中，采用低温液体沉积工艺，把一种抗反射膜添加到硅片上，有助于吸收更多的光。同时采用多种量子点，有效吸收全频段波长的阳光。

一种新颖的方法可以制备薄薄的均匀涂层，这是莱斯大学（Rice University）开发的，可以降低传统硅太阳能电池的成本，并可以开辟道路，制备新型太阳能电池，这种电池更高效更便宜，胜过传统电池。
这种技术沉积涂层是采用低温液相工艺，而不是现在使用的高温气相工艺，现在，奈特考尔技术公司（Natcore Technology）正在商业化，这家新创公司是在新泽西州（New Jersey）红岸（Red Bank）。该公司计划，利用这一技术取代标准步骤，在传统太阳能电池制造中，增加一种抗反射膜，添加到硅片上，以帮助它们吸收更多的光。这也会带来一种更先进的抗反射技术，称为黑硅（black silicon）。

与此同时，奈特考尔公司正在开发更先进的加工应用，其中包括，制造太阳能电池时，采用碳纳米管或纳米晶体，这些都称为量子点。这种太阳能电池需要几年才能商业化，但远远优于传统的太阳能电池。纳米太阳能电池以前已经尝试过，但该公司认为，它的新制造技术可以使它们更便宜。

因为取代了传统生产线的高温工艺，这种液基工艺可以降低制造成本。奈特考尔公司总裁查尔斯•普罗维尼（Charles Provini）估计，取代传统涂层机，采用他们公司的机器，每年可以使太阳能制造商节省约100万美元的电力成本。

制造商目前都不使用液相工艺制备抗反射膜，部分原因是，很难使涂层足够均匀，以用于太阳能电池。问题在于液体工艺通常运行的方式。这种涂层会形成一种反应物，在液体中与表面相互作用。这种反应物耗尽时，沉积速度就会改变，从而导致涂层厚度的变化。莱斯大学研究人员解决了这个问题，他们开发出一种系统，可以不断补充这种反应物，同时密切监测这种薄膜的厚度。

奈特考尔公司先进的纳米太阳能电池设计，需要把量子点层沉积在硅太阳能电池上。这种量子点设计可吸收的一些颜色，硅不能吸收，这有可能使太阳能电池效率增加一倍。这以前已经尝试过，但形成一层量子点需要昂贵的加工技术，而且证明难以安排量子点间距，以避免它们之间的不必要放电。奈特考尔公司的这种工艺成本低廉，它提供了一种方法，可以控制量子点排列，在涂抹它们时，采用一层二氧化硅，形成间隔区。该公司已决定，首先要涂抹传统的硅太阳能电池，使它更便捷，使业内更容易采用这项技术，但是，最终可能会放弃硅片，制成完全依靠量子点的太阳能电池，这就要采用多种量子点，以有效吸收全频段波长的阳光。

另一种设计，奈特考尔公司正在与柯达公司共同开发，需要使用液相沉积工艺（liquid deposition process），沉积碳纳米管网络，采用一种太阳能半导体材料，生产很薄的柔性太阳能电池。奈特考尔公司说，太阳能电池采用这种设计，可以和传统硅太阳能电池有同样的效率，但成本大约只有一半就可以制作，在很大程度上，这是因为它们的制备，采用了柯达公司的设备，就是制作照相胶片的同一种设备。由于这种太阳能电池轻便柔韧，所以也更容易安装，安装成本会削减一半，奈特考尔公司估计。

安德鲁•巴伦（Andrew Barron）是莱斯大学化学和材料科学教授，他开发这种液相沉积技术，他说，这种碳纳米管设计更接近商业化，胜过量子点设计。他说，研究人员已经制成小型太阳能电池原型，余下的开发工作也必须继续，制定出制作细节。这种量子点太阳能电池仍处于早期阶段，研究人员至今只是使用这种液体工艺，以表明可以使这些量子点的分布符合要求。他们还没有制成太阳能电池。

奈特考尔公司已筹集到约600万美元，这是因为在加拿大证券交易所公开发行股票。它也与中国和意大利的一些公司签署了合资协议。这家公司计划，把它的技术授权给别人，而不是自己制造太阳能电池。公司目前正在测试一种样机型号的商用级液相沉积机，普罗维尼说，公司已有4家太阳能电池制造商，排队要购买这种商用版本的机器，只要公司符合一定的技术标准。

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