成本低、效率高、污染低 新制程有效助力太阳能产业

2019-10-15 09:31 来源: 腾讯网 

  太阳能板上的铜跟银线是提高导电量的祕诀,然而以目前的技术来说,有些需要先经过高污染的制程,实在不怎么环保,而现在英国华威大学(University of Warwick)已研发出成本低、效率又高的制造方法,将助力“绿化”太阳能产业。

  在太阳能与半导体制程中,蚀刻是不可缺少的步骤,而有两种不同的技术,其中全面性蚀刻是利用制绒(texturing)将芯片表面粗化,以降低入射光反射率,太阳能板都需要经过这一制程;另一种技术则是图案化蚀刻,电路图案曝光在硅晶圆上,之后用的来移除压印图案上的铝、钨或铜层与材料,将指定区域的材料移除。

  不管是哪种蚀刻技术,都会用到酸性溶液或是昂贵的金属油墨,对于以发电无二氧化碳排放而自豪的绿色电力系统太阳能来说,实在是不怎么环保,对此英国华威大学研发出全新又永续的图案化蚀刻技术,制造过程不会产生金属废弃物与有毒化学物质,还可以利用卷轴式(Roll-to-Roll)制程达到大规模商业化。

  根据团队研究,只要用热蒸镀法(thermal evaporation),透过电阻器及坩埚将银、铜金属加热,使其蒸发、沉积在薄膜上。人们能洋芋片包装与不沾锅发现这项制程。这种方法的特点在于,在真空条件下将热稳性化合物加热、蒸发并喷敷在基板上,这时银和铜金属并不会凝结在高度氟化(fluorinated)的有机化合物薄膜上。

  团队认为这项研究有助于研制色彩缤纷、可挠的太阳能电池,就好比有机太阳能、钙钛矿太阳能与纳米晶体半导体太阳能等,对电动车、建筑整合太阳能(BIPV)市场都大有裨益,华威大学物理化学副教授Ross Hatton表示,目前团队已透过此技术,打造出半透明有机太阳能电池,其中在顶层银电极图案上,每平方公分都有数百万个微小孔洞。

  而除了新一代薄膜太阳能之外,还可以用在传感器、低辐射玻璃等,目前研究已发表在《Materials Horizons》。

  与此同时,华威大学也正在研究新型有机太阳能材料,团队希望能用半导体材料直接将光转换成电,进而减少机械元件,并降低碳排放和燃料的需求。如今团队已推出最新的薄膜技术,能在室温下印刷,也不再用硅晶改用碳基分子,过程也不产生任何有毒物质之余,而且一周之内就可以完成制造。Hatton指出,团队有自信能在几年内推出产品。