愈黑愈好,改善黑矽太陽能製程效率提升外成本也降了 10.8%

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 10 日 8:45 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly

隨著環保與低碳家園意識崛起,再生能源事業儼然成為一門顯學,其中太陽光電更是備受歡迎的綠能技術,若是能進一步提升發電效率,相信這是眾所樂見的進展。近期美國密西根理工大學(MTU)與芬蘭阿爾托大學便透過改善黑矽(black silicon)太陽能製程,大大增加轉換效率並讓整體製造成本下降 10.8%。



矽晶太陽能為市場上最常見的太陽光電設備,主要分為成本高、轉換效率佳的單矽晶與成本與效率較低的多矽晶太陽能。這兩種技術為了要讓面板吸收更多陽光,會透過蝕刻技術來減少反射光,大部分可見光都會被矽吸收、僅留下藍色的光,因此這兩種面板多是深藍或是淺藍色。

但既然說要吸收光,太陽能板應該要越黑越好,就好比多矽晶的分支黑矽,該技術結合金剛線切割以及不同的表面蝕刻製程,可有效降低光反射,並能吸收更多的可見光與紅外光,讓太陽能轉換效率與成本效益比進一步增加。

目前科學家也透過乾式奈米紋理蝕刻(nano-texturing)技術打造光吸收效率更好的黑矽,其中乾式蝕刻技術可將矽表面從平坦變成布滿奈米針的「森林」,MTU 材料科學與電機系教授 Joshua Pearce 表示,這些奈米針可有效捕獲光線,也不會讓光輕易離開。

只是這些表面缺陷會降低發電性能,奈米紋理技術還需要搭配其他的製程,因此阿爾托大學與 MTU 投入另一項研究,並發現若用原子層沉積(Atomic layer deposition)技術來處理矽,可降低表面缺陷的不良影響。

該研究有望讓黑矽朝更高效太陽能技術發展,雖然同時採用奈米紋理技術與原子層沉積,太陽能發電成本也會水漲船高。與傳統的太陽能電池相比,黑矽 PERC 的製造成本高出 15.8-25.1%,不過光電轉換效率增加有望抵銷新增的成本,研究指出,整體來說太陽能每單位發電成本反而下降了 10.8%。

對於太陽能技術來說,每單位成本增加與減少都會對下游產生巨大影響,Pearce 指出,太陽能成本已經可與傳統電力相競爭,為發展最快的能源之一,下降 10% 比率將可加速太陽能發展。

Pearce 表示,這項研究提出另一種太陽能發展方向,各國也可以藉由該技術提升自己在太陽光電的競爭力。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:芬蘭阿爾托大學