美國(guó)研發(fā)超高速鈣鈦礦制程,一分鐘制出12公尺太陽(yáng)能薄膜

發(fā)布日期:2024-05-29  來源:科技新報(bào)
核心提示:鈣鈦礦太陽(yáng)能身具轉(zhuǎn)換效率高、制程相對(duì)簡(jiǎn)易與環(huán)保優(yōu)勢(shì),但在實(shí)現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化、更普及之前,得解決不穩(wěn)定與加速制造速度等問題,以
鈣鈦礦太陽(yáng)能身具轉(zhuǎn)換效率高、制程相對(duì)簡(jiǎn)易與環(huán)保優(yōu)勢(shì),但在實(shí)現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化、更普及之前,得解決不穩(wěn)定與加速制造速度等問題,以免跨不出「死亡之谷」,對(duì)此,斯坦福大學(xué)為加速鈣鈦礦電池發(fā)展,也研發(fā)出專用的「快速制造設(shè)備」,一分鐘就可以制造出 12 公尺的鈣鈦礦薄膜。

斯坦福大學(xué)博士后 Nick Rolston 表示,鈣鈦礦太陽(yáng)能正站在商業(yè)化與失敗的交叉路口上,過去有好幾百萬的資金投入該技術(shù),但如果可學(xué)家沒有在 3 年內(nèi)突破電池穩(wěn)定性困境,未來可能就會(huì)以失敗收?qǐng)鲥X包逐漸見底。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是由便宜、豐富的碘、碳和鉛化學(xué)物質(zhì)制成的晶體,可以在水中以近沸點(diǎn)的溫度下成長(zhǎng),與傳統(tǒng)需要 3 千度高溫精煉的硅晶太陽(yáng)能電池相比,所需能源較少,且鈣鈦礦重量輕、又可以制成可撓模塊,太陽(yáng)能板設(shè)計(jì)能更加多樣,更何況轉(zhuǎn)換效率還達(dá) 25%。

只可惜這項(xiàng)技術(shù)距離跨出實(shí)驗(yàn)室大門還要一段時(shí)間,目前轉(zhuǎn)換效率較高的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,其實(shí)尺寸跟指甲差不多大,一旦擴(kuò)大尺寸,電池就會(huì)產(chǎn)生缺陷與針孔(pinholes),效率大打折扣。

對(duì)此,團(tuán)隊(duì)打算在實(shí)驗(yàn)室制造出全新小型示范設(shè)備。團(tuán)隊(duì)透過專利的快速噴涂電漿技術(shù),以兩個(gè)噴嘴來造鈣鈦礦太陽(yáng)能薄膜,首先先將化學(xué)溶液噴涂到底層玻璃上,再用另一個(gè)噴嘴釋放出高反應(yīng)性的離子化氣體或電漿,Rolston 表示,傳統(tǒng)制程要烘烤鈣鈦礦溶液 30 分鐘,但電漿技術(shù)可以加速液態(tài)鈣鈦礦轉(zhuǎn)變成薄膜的速度。

團(tuán)隊(duì)研究指出,新型的快速噴涂制程每分鐘能制造出 12 公尺的鈣鈦礦薄膜,比硅晶太陽(yáng)能電池快上 4 倍,除此之外,制造成本也比較低,每平方英尺 0.25 美元,遠(yuǎn)比硅晶太陽(yáng)能的 2.5 美元還要便宜許多,其功率轉(zhuǎn)換效率也達(dá) 18%,放置 5 個(gè)月,轉(zhuǎn)換效率則降到 15.5%。

Rolston 表示,團(tuán)隊(duì)希望這項(xiàng)技術(shù)能被廣泛地使用,雖然電漿處理系統(tǒng)聽起來非常 fancy,但其實(shí)我們可以用合理的價(jià)格在市場(chǎng)上購(gòu)入。

目前硅晶太陽(yáng)能每度電成本已降到 5 美分,為市面上最常見的太陽(yáng)光電技術(shù),但隨著科技日新月異,也有許多潛在技術(shù)在暗處冉冉發(fā)光,Rolston 認(rèn)為,若能制造出 30 年不衰退的鈣鈦礦太陽(yáng)能模塊,就能將每度電成本降到 2 美分以下,為此團(tuán)隊(duì)下一步是打造更好用的防潮封裝技術(shù)。

 
 
 
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