- 科學家發(fā)明出制造低成本CIGS太陽能電池的新技術發(fā)
- 該團隊持續(xù)將電池的效率提升，同時找尋與工業(yè)界合作的機會，來開發(fā)這項技術
- 該團隊希望這種技術可以在美國產生一家綠色能源的公司，可以帶來新的就業(yè)機會
盡管目前業(yè)界的太陽能板仍以結晶硅材料占主導的地位，其它材料的制造成本相對而言仍嫌貴了些。新進的廠商希望吸收能量的材料能被銅銦鎵硒 (Copper Indium Gallium Sselenide，簡稱CIGS)或其相關的材料所取代，銅銦鎵硒電池具有高轉換效率的潛力，可以實現低成本的制造，相比硅基太陽能電池，僅需使用少量的原材料。不幸的是，到目前為止大量商業(yè)化的生產銅銦鎵硒電池確實是一件困難的事。最近，加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles，簡稱UCLA) Henry Samueli工程和應用科學學院的研究團隊，發(fā)展出低成本的制造方法，解決銅銦鎵硒電池制作的問題。這項新的研究發(fā)表于固體薄膜(Thin Solid Films)七月號期刊，材料科學與工程系(Department of Materials Science and Engineering)的楊陽(Yang Yang)教授以及其研究團隊利用低成本的方法，展現銅銦鎵二硒(copper-indium- diselenide)太陽能電池可以大量生產的潛力。
一位由楊教授團隊畢業(yè)的學生侯威廉(William Hou)同時也是此篇期刊的首位作者提到”銅銦鎵硒系列的材料可以獲得很高的轉換效率，目前已有效率20%左右的電池，但是其制造成本是很貴的。最終，產品的制造成本將使得它很難與現有的電價作競爭，然而，透過我們最近發(fā)展的制程，將可保有相同的效率，其制造成本卻是相對低很多。” 由楊教授團隊實驗室制備的銅銦鎵二硒薄膜電池在很短的時間內由7.5%提升至9.3%。楊教授同時也是加州納米系統研究所(California NanoSystems Institute)的成員，他提到”我們16個月前展開這個研究，初期的3~4個月我們只能獲得1%，如今已超過9%。”目前大部分的銅銦鎵硒電池都是利用真空蒸鍍的方式生產的，一般稱為共蒸鍍(co-evaporation)，制程不僅昂貴而且費時，將主要的材料-銅銦鎵與硒加熱在真空中沉積于基板，當然利用這種方法要得到大面積且均勻的銅銦鎵硒膜是有一定的挑戰(zhàn)。
楊教授團隊的銅銦鎵二硒材料并不利用真空蒸鍍的方式來制備，而是將材料簡單的溶于溶液之中，透過烘烤而成。他們利用聯氨(hydrazine)當作溶劑去溶解硫化銅(copper sulfide)與硒化銦(indium selenide)然后形成銦鎵硒材料。在太陽能電池中的吸收層(可以是銅銦鎵二硒或是銅銦鎵硒系列)是影響效率最重要的關鍵而且不易控制，而楊教授的銅銦鎵二硒材料以溶液的狀態(tài)存在，則可以很容易的涂布或是附著于基板表面并烘烤。侯提到”利用我們的方法，其中的優(yōu)勢之一在于材料的利用，另外則是材料以溶液的狀態(tài)存在，有利于使用連續(xù)式的卷對卷(roll-to-roll)制程生產，這些都是降低成本重要的因素。”
這個團隊的目標在于將電池的效率達到15~20%。楊教授預言三到四年將可量產。“我們持續(xù)將電池的效率提升，同時找尋與工業(yè)界合作的機會，來開發(fā)這項技術，希望它可以在美國產生一家綠色能源的公司，特別是加州這里，可以帶來新的就業(yè)機會。
這項研究是由美國國家科學基金會(NSF)的研究生整合型教育與研究訓練獎學金(Integrative Graduate Education and Research Traineeship)-材料創(chuàng)造訓練計劃(Materials Creation Training Program)所資助
