<div data-page-id="doxcntyGUCp93HQrNUeFxtaNQHe" data-docx-has-block-data="true"> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcneq2kiUSCcIMCaKwIjoGKQc" style="text-align: justify;"><span class="p"><strong>昂貴的硅已被用于生產(chǎn)效率最高的太陽能電池板?，F(xiàn)在有一種方法可以使用更便宜的原材料。</strong></span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcneKW0OOYUkUymKwgO3mmXGf" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="image-uploaded gallery old-record-id-doxcnKmCyaK6cIKqWGqs8tue3Mc" style="text-align: justify;" data-type="image" data-ace-gallery-json="{&quot;items&quot;:[{&quot;uuid&quot;:&quot;cca39a7b-5570-4f8b-bebb-7e865746da2c&quot;,&quot;height&quot;:396,&quot;width&quot;:563,&quot;currHeight&quot;:396,&quot;currWidth&quot;:563,&quot;natrualHeight&quot;:396,&quot;natrualWidth&quot;:563,&quot;pluginName&quot;:&quot;imageUpload&quot;,&quot;scale&quot;:1,&quot;src&quot;:&quot;https%3A%2F%2Finternal-api-drive-stream.feishu.cn%2Fspace%2Fapi%2Fbox%2Fstream%2Fdownload%2Fall%2FboxcnYC9sL4JWboY117fFcAjgRh%2F%3Fmount_node_token%3DdoxcnKmCyaK6cIKqWGqs8tue3Mc%26mount_point%3Ddocx_image&quot;,&quot;file_token&quot;:&quot;boxcnYC9sL4JWboY117fFcAjgRh&quot;,&quot;image_type&quot;:&quot;image/jpeg&quot;,&quot;size&quot;:181513,&quot;comments&quot;:[]}]}"><span class="p"><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1659433381255/1659433381255.png" width="563" height="396" /></span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn8Wy2CKqQoyYC2vNfbMnphd" style="text-align: justify;"><span class="h6">照片：Shutterstock</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnW4as4SaYQoSKvjEd92PcLp" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn26qOSgocMSiqqiuFTDmjne" style="text-align: justify;"><span class="p">最近的極端天氣事件凸顯了減少二氧化碳排放的必要性，這種排放正在推高全球氣溫。這需要能源經(jīng)濟迅速過渡到可再生能源，最便宜的是太陽能光伏（PV）。我們新發(fā)表的研究指出了一種方法，我們可以使用更便宜的硅形式進一步降低轉(zhuǎn)變的成本，以實現(xiàn)高效的太陽能電池板。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn4Qa0EKqysqCOsDNsxMh2Ub" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnSw8ikqEUco6YGg5KgAdKxc" style="text-align: justify;"><span class="p">澳大利亞在太陽能光伏裝置方面一直處于領(lǐng)先地位，但我們的太陽能之旅才剛剛開始。今年，人類達到了1太瓦（TW）的里程碑 - 100萬&times;100萬瓦 - 太陽能裝機容量。然而，專家預(yù)測，到2050年，可能需要70TW的太陽能光伏發(fā)電來為經(jīng)濟的所有部門提供動力。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnugQI2iYMCYuqcVf0B4MXmc" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnASOEq4CASiE2WU9PuGPC7g" style="text-align: justify;"><span class="p">為了幫助推動太陽能光伏的快速普及，我們需要高效率和低成本的太陽能電池板。在過去的10年中，一些新的太陽能電池設(shè)計帶來了創(chuàng)紀(jì)錄的高效率。問題是這些設(shè)計還需要更高質(zhì)量的材料，而這些材料的成本更高。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn2eyK2q2we8YU6I8PBJ3oAh" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn8s2EGywwmCwkGaO1jsFDye" style="text-align: justify;"><span class="p">我們最近的研究表明，我們也許能夠重新思考制造這些高效太陽能電池所需的硅類型。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnKusiE0QEeE6QIJhE5hVPyd" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnmImSkA2WQ0WSw9vqcaUz6f" style="text-align: justify;"><span class="p"><strong>并非所有硅都是平等的</strong></span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnymAgs8aeG2qUK6y5NqZ4ne" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnyUqgiA4Eqoe0ol6Jfs1Fef" style="text-align: justify;"><span class="p">超過95%的太陽能電池板是用硅制成的。用于制造太陽能電池的硅類似于計算機芯片中使用的硅。它實際上是非常純凈的沙子。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnCW8c2Gm0cgq8ys9hLhBFog" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcngQ8sSw88qWgWCoCjlkD7tb" style="text-align: justify;"><span class="p">為了使太陽能電池工作，我們需要形成一個電場，以便產(chǎn)生的電流可以全部沿一個方向流動。這是通過將雜質(zhì)原子添加到硅中來完成的，這一過程稱為&ldquo;摻雜&rdquo;。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcneeiUameqSkEkmuKiR8RN0b" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnGMIS462gmY2Oq08KAiudad" style="text-align: justify;"><span class="p">在商業(yè)面板制造中，最常用的硅類型是&ldquo;p型&rdquo;硅。這種材料摻雜著比硅少一個電子的原子，例如硼或最近的鎵。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnsGMoQAs6wOMYmXqq5OdGpb" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnSa6MwICuACqiWc57nQv6me" style="text-align: justify;"><span class="p">然后，我們可以在充滿原子的表面上引入一個非常薄的層，其中相對于硅有一個額外的電子，這被稱為&ldquo;n型&rdquo;硅。將這兩種類型的硅放在一起形成所謂的&ldquo;p-n結(jié)&rdquo;。p型區(qū)域和n型區(qū)域之間電子數(shù)量的巨大差異迫使電子快速移動，從而產(chǎn)生驅(qū)動太陽能電池中電流的電場。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnS0sy2iySq8kUa6R6VBGcEc" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnMSu8YCKgAAwoU7oImkVsvh" style="text-align: justify;"><span class="p">今天，澳大利亞屋頂上的傳統(tǒng)太陽能電池板絕大多數(shù)是使用p型硅制成的，因為它比摻雜磷的替代&ldquo;n型&rdquo;硅便宜約10%。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnA0gyIyQUC484O2n8dd1KSe" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnawAm8SQMaYac2LLOGTDSDd" style="text-align: justify;"><span class="p"><strong>更高的效率是有代價的</strong></span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn60MSMCS0GaSQuMgqBVItJg" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnWigOSWwwCU2y6BFavG0gQe" style="text-align: justify;"><span class="p">研究人員不斷推動提高太陽能電池板的效率，以便它們能夠為消費者產(chǎn)生更多的電力。2017年，硅太陽能電池實現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的26.7%的效率。上個月，隆基樂葉宣布，在制造環(huán)境而不是實驗室中制造的相同類型的太陽能電池的效率為26.5%， 非常接近世界紀(jì)錄。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnYK8iGSeA0OYoKqpYxYEnbh" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn0IkKeaYmq2CMOoJriX43Le" style="text-align: justify;"><span class="p">這種類型的太陽能電池被稱為&ldquo;硅異質(zhì)結(jié)&rdquo;。硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的特殊元素是表面覆蓋著一層非常薄的無定形硅 - 比人類頭發(fā)薄約1000倍。這種薄層使表面光滑，并減少了大量的能量損失。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnY6KcEiW0QoW6wALj4qSkh8" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnAWeQQoeoYKOMUdffMmxXac" style="text-align: justify;"><span class="p">三洋在20世紀(jì)90年代開發(fā)了這種電池設(shè)計。當(dāng)時，高質(zhì)量的n型硅片用于制造硅異質(zhì)結(jié)電池，盡管這些晶圓更昂貴。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcne0OCCmOkWi0OQ9MG5s5pWc" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnuEA4IcUemi6mKCJkowwwSb" style="text-align: justify;"><span class="p">其主要原因是陽光會降解更便宜的p型晶圓。然而，自1990年代以來，我們對這種現(xiàn)象的理解以及如何對待它已經(jīng)走過了漫長的道路。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnUyKIqsoUocsI47NS9dd3Rh" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn2OK8My8smEGKeck5DlsN6d" style="text-align: justify;"><span class="p"><strong>我們的燈泡時刻</strong></span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnuomoICOCW42ouIktYpRgJf" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnCS4ywkEyo8OiqCU5kJqfte" style="text-align: justify;"><span class="p">在過去的30年里，所有的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池，包括破紀(jì)錄的電池，都是用n型硅片制造的。在我們的研究項目中，我們想測試是否也可以使用更便宜的p型晶圓。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnmmeccA84MKqWGAJwzAQ44e" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnYA8S8WGag6WCWq25fhvRVb" style="text-align: justify;"><span class="p">通過綜合測試，我們發(fā)現(xiàn)用p型硅制成的異質(zhì)結(jié)太陽能電池表現(xiàn)不佳。我們對此感到困惑。但有一天，我們有一個字面上的燈泡時刻。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcngqacKQCyMWWeknD4cwejCc" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn2SQ2EgIQGU6IAhRBNTtwkf" style="text-align: justify;"><span class="p">我們意識到，在測試前，意外暴露在室內(nèi)照明下短短10秒，p型電池的電壓降低了30mV，這可以將其效率降低一個百分點（即從22%降低到21%）。這導(dǎo)致我們的細胞表現(xiàn)得比預(yù)期的要差得多。就像患有嚴重過敏癥的人在春季對花粉更敏感一樣，我們意識到這些用p型晶圓制成的高效硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池對光誘導(dǎo)降解更敏感。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnAMIg0kYc4kwCaY5Obu8vBg" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnImWOOwQ8Y4UmmDpL2oMcXU" style="text-align: justify;"><span class="p">澳大利亞人在安裝太陽能電池板方面處于領(lǐng)先地位，但降低高效電池板的成本可能會推動向可再生能源的緊急過渡。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn2goIOk4EaeAa44EI3BtY2d" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn6sm0e0c6s24goxs3v7H4xd" style="text-align: justify;"><span class="p"><strong>發(fā)現(xiàn)問題，我們現(xiàn)在有了解決方案</strong></span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnsWEwmY8ggA2eQTCUf16SWd" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcna6yIK42mMGUA0m94UIH3md" style="text-align: justify;"><span class="p">我們認為，這一觀察結(jié)果就是高效電池以前只使用昂貴的硅進行探索的原因。過去的研究人員沒有意識到p型晶圓對降解的敏感性，也沒有知識來克服它。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnWUsEyOKSei4UoHVibX6SNb" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnumyuiMmUW6YmGIZER1sUwd" style="text-align: justify;"><span class="p">幸運的是，我們現(xiàn)在知道硅晶片中硼和不需要的氧的鍵合會導(dǎo)致這種降解。高強度激光治療已被證明可以在幾秒鐘內(nèi)穩(wěn)定細胞。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcngqw6AUGe2kKs8aDvafJMjc" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnsi2EQYSI0uciiG3gvKLYab" style="text-align: justify;"><span class="p">激光照明可以使已經(jīng)漂浮在硅中的氫氣更具移動性，可以四處移動并&ldquo;鈍化&rdquo;不需要的硼氧缺陷。氫究竟是如何做到這一點的仍然是一個活躍的研究領(lǐng)域，但我們知道它解決了這個問題。我們的研究證實，短激光治療可以穩(wěn)定p型硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的性能。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn02iOWEEgouciOi3QlNmgoH" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn4M2oAsmCYQQSIhnFeSKeMf" style="text-align: justify;"><span class="p">有了這些新知識，我們可以用更便宜的原材料進一步開發(fā)高效技術(shù)。這將降低每瓦特太陽能發(fā)電的成本。今年3月，太陽能電池板制造商隆基樂（LONGI Solar）宣布，使用p型硅片制造的硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的效率為25.47%。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnCIIMEkiCIygQ8ItSlhcIzc" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn40qwy4i0CMY06ClwWVE1Wg" style="text-align: justify;"><span class="p">看到制造商制造可能更便宜的高效太陽能電池意味著我們的發(fā)現(xiàn)對行業(yè)產(chǎn)生了切實的影響。降低太陽能電池成本將為數(shù)百萬消費者提供更便宜的電力，同時應(yīng)對氣候變化。</span></div> </div>