光照方法制备太阳能电池 可提高电池输出功率

  制作太阳能电池，需要使硅片温度超过1000°C。这样的一个过程常常要加热元件，会耗费大量能量。

  一种新的光学炉已开发出来，在科罗拉多州(Colorado)戈尔登(Golden)国家可再次生产的能源实验室(National Renewable Energy Laboratory)，研究人员加热太阳能硅片，是要聚集光线对准它们，这是一种更有效的工艺，大约只耗费传统炉子一半的能源。更重要的是，这种新设计也用光线来去除硅片的某些杂质，这一步骤能大大的提升成品电池的输出功率。

  这项研究处在早期阶段，到目前为止，研究人员只是提高了效率，所制成的太阳能电池，效率仅仅提高了半个百分点。但是，根据实验室测试，他们都以为，他们能够使效率提高四个百分点，从大约16%的效率达到20%，这在太阳能行业是一件大事，这个行业甚至会庆祝半个百分点的增幅。

  高温是需要的，在不止一个步骤中都需要，太阳能电池的制造就是这样。炉子用来把掺杂物融入硅，在这样一种材料内形成电场，创造电气接触，并氧化表面以提高效率。这种新炉子也能更好地控制这些过程，提高太阳能电池的效率。

  不是只有国家再次生产的能源实验室的设计使用光加工硅。快速热处理炉用于微电子工业，也用光线加热半导体。但这种新炉子使用高反光耐热陶瓷，确保只有硅片吸光，炉内壁不吸光。“这会使它的效率提高很多倍，”布珊•索珀里(Bhushan Sopori)说，在国家再次生产的能源实验室，他是负责这种炉子项目的研究员。

  通过精确设计炉子内部形状，研究人能精确控制光线聚集位置，确保晶圆受热均匀。这仍不足以确保晶圆被均匀照射，边缘必须接收更多的光线，因为它们散热更快，超过晶圆其他部位。

  这个过程减少了晶圆上的热应力，可以精确控制加热诱发的化学反应。精确控制加热速度和时间，也能改善太阳能电池的电气触点，提高效率。这就可以确实引发氧化步骤。氧化通常只有少数制造商使用，用于高端太阳能电池，但是，这项新工艺会更便宜，从而会使更多制造商使用它。

  索珀里说，国家再次生产的能源实验室已开发出一些工艺，可以更好地利用光子效应，胜过快速热处理炉。因为光子与硅相互作用，可能会使有害杂质如铁等流出材料，同时保留一些有用成分，比如硼(boron)，这是太阳能电池正常运行所需要的。

  研究人员还没有使效率完整地提高四个百分点，部分是因为，这种新的处理步骤不能完全兼容传统制造业的其他步骤。索珀里说，他们正在努力改进其他步骤，以充分的利用这种光炉。

  国家再生能源实验室也联合先进光学系统公司(Advanced Optical Systems)开发一种机器，每次加工的晶圆不只一片，就和实验室版本一样，能够达到2000片。这样高的产量是必要的，因为这种炉子要与传统炉子竞争，传统炉子运行更便宜。

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