用“离子加农炮”轰出的太阳能电池板

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Twin Creeks公司的“亥伯龙神3”粒子加速器, 通过发射氢离子轰击硅板来制造非常薄的太阳能电池的硅晶片。

Twin Creeks公司的“亥伯龙神3”粒子加速器, 通过发射氢离子轰击硅板来制造非常薄的太阳能电池的硅晶片。

近日,致力研发太阳能及半导体超薄硅片技术的美国Twin Creeks公司透露,他们已经研发出一种太阳能电池,价格比当今世上最便宜产品的还低一半,更妙的是,Twin Creeks的太阳能电池是用粒子加速器制造出来的。

目前来看,几乎所有的太阳能电池板都是把一大个晶体硅块切割成200微米厚的硅片,加上电极板,用玻璃盖封装,然后放到一个有太阳的地方,通过光电效应(当光子撞击硅,就激发出电子,产生了电,光能转化成电能)发电。这种方法有两大弊端:就像劈砍木材时会产生木屑一样,当把晶体硅块分割成200微米的晶体硅片时,也会产生“硅屑”,造成浪费,而且这种浪费接近50%;另外,即使厚度小于200微米,表面上电池板还能运作得很好,但是硅片却因为太薄而变得易碎甚至破裂。

因此,Twin Creeks公司的粒子加速器,被称为亥伯龙神(Hyperion)的“离子加农炮”应运而生。认真看上图,可以看到3毫米厚的硅片包裹着那个大辐轮的外缘。粒子加速器把氢离子发射到这些硅片上。严格控制加速器的电压,发射氢离子使之聚集到硅片表面20微米深处。由机械手把这些硅片运输到一个熔炉中,硅片表面的氢离子在熔炉中被加热成氢气,这样就把20微米厚的硅层就分离出来了。用金属做衬底,使其变得不易碎(你可以从下图右侧看出,它很容易弯曲)。剩下的硅片,又可以供粒子加速器的再一次发射氢离子使用。将厚度变成了原来的1/10,大大减少了硅片的浪费,这就是Twin Creeks公司能将太阳能电池的成本减半的秘诀所在了。

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“MIT Technology Review”杂志提到,虽然电子束这种技术曾经也被考虑过,但是粒子加速器的昂贵价格,让商业实行变得望而却步。Twin Creeks公司必须得制造出自己的粒子加速器,而这种加速器的威力要比当今市面上的加速器强大10倍(100毫安1兆电子伏),这就为革新带来了巨大考验。

总而言之,如果你买了Twin Creeks公司的设备,太阳能电池每瓦特的成本有望在40美分左右,这将是市面上太阳能电池(大多数的太阳能电池是中国制造的)销售价格的一半。从这个价格上看,它将会严重威胁化学能电池的统治地位。

图片和信息来源: extremetech

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