阅读提示:为防止内容获取不全,请勿使用浏览器阅读模式。
国家把目光转向了这个崭新的领域。
于是,一场"光伏竞赛"在全球范围内展开。
1976年,美国RCA实验室,成功研制出了非晶硅太阳能电池,为大面积薄膜电池的发展铺平了道路。
与此同时,欧洲各国政府也纷纷加大投入,扶持本国光伏产业的发展。
然而,在那个物质相对匮乏的年代,高昂的造价,却始终是光伏产业化道路上的"绊脚石"。直到七十年代末,美国能源部着名的计划出台,情况才出现了转机。
这个计划的提出,无疑是为光伏产业指明了方向。
那就是:光伏发电的成本,必须下降到与传统能源相当,甚至更低的水平。
只有这样,它才能在能源市场的竞争中站稳脚跟。
说起来容易,做起来却难。
要想大幅降低光伏发电成本,关键还得从太阳能电池本身"动刀子"。
晶硅电池的基本原理,说来并不复杂。
硅片内部有一个PN结,当受到光照时,PN结两端会产生光生电子和空穴。
在内建电场的作用下,电子空穴被分离,在外电路中形成电流。
然而,要想把这个过程优化到极致,却需要在半导体工艺上做足文章。
想要高的转换效率,单晶硅是首选。它的晶格排列规整,少子寿命长,载流子输运性能好。可是,提纯难度高,成本也不低。
多晶硅呢?价格是便宜了,晶界缺陷多,转换效率就差了一截。
更别提非晶硅了,禁带宽度是窄了,可是充满着悬挂键,载流子复合太严重。
正当世界传统光伏强国对太阳能电池的优化,陷入两难境地的时候,远在神州大地的赵阳,却凭借系统,悄然踏上了一条开创性的道路。
现在的兔子,工业水平已经是一流。
半导体产业更是处于迅速发展阶段,晶体硅的提纯水平非常强,所以完全有计划。
"首先,硅料得下功夫!"赵阳眉头紧锁,在图纸上唰唰勾画。他深知,原料纯度的高低,关乎到最后的电池性能。
"就采用改良西门子法吧,把冶金级多晶硅先提纯到99%以上,再通入还原性气体,与硅粉发生化学气相沉积。这样一来,杂质含量能降到10^-7以下。"
说干就干,改良的合成设备很快就搭建起来。
一座座乌黑的石墨坩埚,盛满了高纯硅粉。赤红的硅芯在其中缓缓旋转,与氢气和氯化氢激烈反应。
不一会儿,一根根晶莹剔透的多晶硅棒,便被缓缓取出,折射出七彩的光芒。
"棒极了,这下,咱们的电池片就有"好米"下锅了!"赵阳兴奋地搓了搓手。他知道,接下来的关键,就看长晶和掺杂的本事了。
"单晶炉要用直拉法,直径不低于8寸。籽晶要旋转提拉,速度得严格控制,温场也得稳定……"他对着一台崭新的单晶炉,反复叮嘱。
很快,一炉炉晶莹剔透的单晶硅锭,在兔子科学家的眼前,拔地而起。切片,减薄,抛光……几道工序下来,一片片薄如蝉翼的硅片,整整齐齐地码放在干净的载板上。
可这还不算完,要做成太阳能电池,PN结可是最关键的结构。
"扩散炉要用等离子体CVD,硼源用三氯化硼,磷源用磷氧氯。扩散温度严格控制在800-900摄氏度,时间把握在几十分钟……"赵阳对着崭新的离子注入机,如数家珍地介绍着。
随着一道道射线的注入,一片片"身怀绝技"的PN结硅片,悄然诞生在实验室里。整齐的P层和N层,在硅片内部形成了完美的结,为载流子的定向运动创造了条件。
可就这样还不够,光电转换的效率还得再往上抠。
"减反射膜是必须的,咱们采
本章未完,请点击下一页继续阅读》》