美國研發(fā)超高速鈣鈦礦制程,一分鐘制出12公尺太陽能薄膜

發(fā)布日期:2024-05-29  來源:科技新報
核心提示:鈣鈦礦太陽能身具轉(zhuǎn)換效率高、制程相對簡易與環(huán)保優(yōu)勢,但在實現(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
鈣鈦礦太陽能身具轉(zhuǎn)換效率高、制程相對簡易與環(huán)保優(yōu)勢,但在實現(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」,對此,斯坦福大學為加速鈣鈦礦電池發(fā)展,也研發(fā)出專用的「快速制造設備」,一分鐘就可以制造出 12 公尺的鈣鈦礦薄膜。

斯坦福大學博士后 Nick Rolston 表示,鈣鈦礦太陽能正站在商業(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,但如果可學家沒有在 3 年內(nèi)突破電池穩(wěn)定性困境,未來可能就會以失敗收場錢包逐漸見底。

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

只可惜這項技術距離跨出實驗室大門還要一段時間,目前轉(zhuǎn)換效率較高的鈣鈦礦太陽能電池,其實尺寸跟指甲差不多大,一旦擴大尺寸,電池就會產(chǎn)生缺陷與針孔(pinholes),效率大打折扣。

對此,團隊打算在實驗室制造出全新小型示范設備。團隊透過專利的快速噴涂電漿技術,以兩個噴嘴來造鈣鈦礦太陽能薄膜,首先先將化學溶液噴涂到底層玻璃上,再用另一個噴嘴釋放出高反應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,但電漿技術可以加速液態(tài)鈣鈦礦轉(zhuǎn)變成薄膜的速度。

團隊研究指出,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,遠比硅晶太陽能的 2.5 美元還要便宜許多,其功率轉(zhuǎn)換效率也達 18%,放置 5 個月,轉(zhuǎn)換效率則降到 15.5%。

Rolston 表示,團隊希望這項技術能被廣泛地使用,雖然電漿處理系統(tǒng)聽起來非常 fancy,但其實我們可以用合理的價格在市場上購入。

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

 
 
 
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