太陽能晶體：一種新的太陽能電池板產(chǎn)自尚德，所含電池單元的制備，采用了全新的硅晶片鑄造工藝。這些電池單元就是更小的方塊，在電池板里面，屬于半單晶硅（電池單元中的暗色區(qū)域）和半多晶硅（雜色區(qū)域） 來源：尚德電力

最有效的硅太陽能電池使用的硅片由單晶硅組成。制備采用新工藝時(shí)，這些高品質(zhì)的“單晶”（monocrystalline）晶圓成本大約相當(dāng)于低質(zhì)量的多晶硅片（multicrystalline wafer），或者可能是傳統(tǒng)工序制備單晶硅片的一半。（晶圓成本僅是太陽能發(fā)電成本的一部分，這就是為什么一種工藝成本減半，但只可能減少總成本的10％到20％。）

有個(gè)創(chuàng)意支持這一工藝，獲得專利是在20余年前，但專利所有者從來沒有進(jìn)行商業(yè)化開發(fā)。這些專利過期大約是在三年前，幾家公司，就是晶澳太陽能公司（JA Solar），賽維公司（LDK Solar），昱輝陽光能源有限公司（Renesola），以及尚德公司，最近宣布，他們已經(jīng)成功地完成這項(xiàng)工藝。

司徒亞特•威翰（Stuart Wenham）是尚德的首席技術(shù)官，他介紹了這一進(jìn)展，有一場太陽能會(huì)議本周在西雅圖舉行，會(huì)上他表示，公司已經(jīng)開始銷售太陽能電池板，這種電池板的制備就使用這種工藝。

這個(gè)消息很可能會(huì)帶來麻煩，因?yàn)楸娖髽I(yè)在美國的和其他地方，都希望商業(yè)化新的薄膜太陽能電池技術(shù)。從理論上講，薄膜技術(shù)每瓦成本低于硅技術(shù)。但它的制造商發(fā)現(xiàn)，很難競爭過中國制造商生產(chǎn)的傳統(tǒng)硅太陽能電池板，這種電池板已逐步減少成本，部分是因?yàn)樘岣呱a(chǎn)技術(shù)，部分是因?yàn)檎闹С质顾麄兡軌蜓杆贁U(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)。

制作高品質(zhì)的單晶硅片，通常需要加熱硅，使超過1400 °C（高于其熔點(diǎn)），然后把晶種（seed crystal）浸入熔體。從鑄模上，這種晶片將被切下來，鑄模的形成需要逐漸拉起籽晶，因?yàn)楣杈w圍繞著它。這種情形的發(fā)生是在一到兩天中，在這段時(shí)間內(nèi)，硅池（pool of silicon）必須保持炙熱，這需要大量的能量。無論是能源消耗，還是緩慢的生產(chǎn)，都使這一工藝很昂貴。制造多晶硅錠速度更快，能量密集度較低，硅熔化然后冷卻。不需要保持硅的炙熱，節(jié)約能源，但這些材料制成的電池單元效率低得多。

尚德已經(jīng)開發(fā)出一種方法，可以形成單晶材料，使用的是改進(jìn)版的多晶工藝。

它采用籽晶，但是，不是逐步從硅上拉出來（就像傳統(tǒng)的單晶工藝那樣），而是被放在坩堝底部，完全覆蓋上熔化的硅。然后，熱量的提取是通過坩堝底部進(jìn)行，確保結(jié)晶始于底部，籽晶就在這里。

這實(shí)質(zhì)上是幾十年前的工藝專利。這些改進(jìn)是尚德所做的，有助于克服一個(gè)主要挑戰(zhàn)，這一工序提出：熔化的硅接觸容器的邊緣，會(huì)形成自己的籽晶，因此，最后的硅板內(nèi)側(cè)是多晶的，外側(cè)是單晶的。

尚德解決了如何使多晶硅區(qū)域降低到最低限度：做出的硅錠是70％的單晶。純單晶硅晶圓的制備是采用硅錠的中心。邊緣上的材料是半單晶硅半多晶硅，也可以用。電池單元這樣制備，結(jié)果是提高10％的效率，勝過普通多晶硅電池，幾乎等效于純單晶硅電池。

威翰說，這個(gè)工藝可以使用現(xiàn)有的晶圓加工設(shè)備，因此，它可以迅速擴(kuò)大規(guī)模。“這個(gè)工藝可能會(huì)是相當(dāng)程度上的游戲改變者，在光伏領(lǐng)域，因?yàn)樗峁┝烁叩男阅埽瑫r(shí)降低了成本，”他說。

威翰說，尚德預(yù)計(jì)，這個(gè)行業(yè)大多會(huì)采用類似的技術(shù)，在未來兩年就是這樣。由于基本原理已不再是專利，很多企業(yè)已經(jīng)能夠開發(fā)自己版本的技術(shù)。他說，尚德正在尋求專利保護(hù)一些技術(shù)，這些技術(shù)關(guān)聯(lián)到使用新材料制造太陽能電池板。