新工艺改变光伏游戏

中国太阳能电池板制造商尚德电力(Suntech Power)已开发出一种新工艺，制造硅晶片用于太阳能电池，可以减少太阳能发电成本10%到20%。

最有效的硅太阳能电池使用的硅片由单晶硅组成。制备采用新工艺时，这些高品质的“单晶”(monocrystalline)晶圆成本大约相当于低质量的多晶硅片(multicrystalline wafer)，或者可能是传统工序制备单晶硅片的一半。(晶圆成本仅是太阳能发电成本的一部分，这就是为什么一种工艺成本减半，但只可能减少总成本的10%到20%。)

有个创意支持这一工艺，获得专利是在20余年前，但专利所有者从来没有进行商业化开发。这些专利过期大约是在三年前，几家公司，就是晶澳太阳能公司(JA Solar)，赛维公司(LDK Solar)，昱辉阳光能源有限公司(Renesola)，以及尚德公司，最近宣布，他们已经成功地完成这项工艺。

司徒亚特•威翰(Stuart Wenham)是尚德的首席技术官，他介绍了这一进展，有一场太阳能会议本周在西雅图举行，会上他表示，公司已经开始销售太阳能电池板，这种电池板的制备就使用这种工艺。

这个消息很可能会带来麻烦，因为众企业在美国的和其他地方，都希望商业化新的薄膜太阳能电池技术。从理论上讲，薄膜技术每瓦成本低于硅技术。但它的制造商发现，很难竞争过中国制造商生产的传统硅太阳能电池板，这种电池板已逐步减少成本，部分是因为提高生产技术，部分是因为政府的支持使他们能够迅速扩大规模生产。

制作高品质的单晶硅片，通常需要加热硅，使超过1400 °C(高于其熔点)，然后把晶种(seed crystal)浸入熔体。从铸模上，这种晶片将被切下来，铸模的形成需要逐渐拉起籽晶，因为硅晶体围绕着它。这种情形的发生是在一到两天中，在这段时间内，硅池(pool of silicon)必须保持炙热，这需要大量的能量。无论是能源消耗，还是缓慢的生产，都使这一工艺很昂贵。制造多晶硅锭速度更快，能量密集度较低，硅熔化然后冷却。不需要保持硅的炙热，节约能源，但这些材料制成的电池单元效率低得多。

尚德已经开发出一种方法，可以形成单晶材料，使用的是改进版的多晶工艺。

它采用籽晶，但是，不是逐步从硅上拉出来(就像传统的单晶工艺那样)，而是被放在坩埚底部，完全覆盖上熔化的硅。然后，热量的提取是通过坩埚底部进行，确保结晶始于底部，籽晶就在这里。

这实质上是几十年前的工艺专利。这些改进是尚德所做的，有助于克服一个主要挑战，这一工序提出：熔化的硅接触容器的边缘，会形成自己的籽晶，因此，最后的硅板内侧是多晶的，外侧是单晶的。

尚德解决了如何使多晶硅区域降低到最低限度：做出的硅锭是70%的单晶。纯单晶硅晶圆的制备是采用硅锭的中心。边缘上的材料是半单晶硅半多晶硅，也可以用。电池单元这样制备，结果是提高10%的效率，胜过普通多晶硅电池，几乎等效于纯单晶硅电池。

威翰说，这个工艺可以使用现有的晶圆加工设备，因此，它可以迅速扩大规模。“这个工艺可能会是相当程度上的游戏改变者，在光伏领域，因为它提供了更高的性能，同时降低了成本，”他说。

威翰说，尚德预计，这个行业大多会采用类似的技术，在未来两年就是这样。由于基本原理已不再是专利，很多企业已经能够开发自己版本的技术。他说，尚德正在寻求专利保护一些技术，这些技术关联到使用新材料制造太阳能电池板。