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意法半导体投入低成本太阳能电池研发

2003年10月20日 ?? 收藏0
意法半导体公布了一个旨在大幅度降低太阳能发电成本的高级研发项目。研发小组以位于意大利的卡塔尼亚和那不靳斯为基地,正集中全力将ST在微工艺技术方面开发的专门技术应用到新型太阳能电池的应用开发中,最终使新的太阳能电池有能力与传统的发电方法(如燃烧矿物燃料或核反应等)竞争。
  光伏系统(太阳能电池)把光能转化成电能,光能是潜在的最重要的再生能源之一。但是,当前的太阳能电池主要是基于半导体材料(如硅),因此,生产成本很高。因此,尽管一个太阳能发电机的"燃料"是没有成本的光,但是,太阳能发电的综合成本(按照太阳能电池的寿命分摊,太阳能电池典型使用寿命20年),比燃烧矿物燃料发电的成本高大约十倍。
  基于半导体的太阳能电池虽然效率最高(相对一个给定的输入太阳能,根据所产生的电能来确定电池效率),但是,提高效率或降低制造成本的空间几乎没有。因而,ST正在寻求另一种太阳能发电方法,这种方法生产的太阳能电池的效率可能会略低(例如,原来的方法是15-20%,现在的方法是10%),但是生产成本将大幅降低。
  ST研发小组正在采用两种方法,其中一种方法是瑞士联邦技术研究所的Michael Graetze

l教授于1990年发明的一种类似于光能合成(光合作用)的原理。在一个普通太阳能电池内,一种材料(如硅)就要执行三个重要功能,即吸收光线(把光子转换成电子和空穴),承受光子和电子分离所需的电场,传导自由载流子(电子和空穴)到电池的集电极接触点。因为同时高效执行这三项任务,半导体材料的纯度必须非常高,这就是基于硅的太阳能电池成本昂贵,不能与传统发电方法进行商业竞争的主要原因。
  相反,Graetzel电池又称作光敏太阳能电池(DSSC),模仿植物将太阳光转换成能量的能量转换机制,而且每种功能都由不同的物质来完成。DSSC电池使用一种有机染料(光敏剂)吸收光,并创造电子空穴对和一个空穴传导材料。电子空穴对是一个传导电子的多微孔(表面积大)的金属层,空穴传导材料典型情况下是一个固体电解液。
  ST相关人士介绍,"在我们正在探索的途径中,其中一个最令人振奋的方法是用导电的聚合体取代今天空穴传导功能中最常用的固体电解液,这种方法可以进一步降低每瓦的成本,这是使太阳能具有商业价值的关键问题。"
  此外,ST的研究小组还正在运用一个全有机的方法开发低成本的太阳能电池,这种电池的两个电极之间夹入一个电子受主和电子施主的混合有机材料。因为电子受主和电子施主有机材料必须密切接触,间距保持10 nm以下,所以,这种混合方法的微结构对于提高电池的性能极其重要。按ST计划,电子受主材料将使用Fullerene (C60),电子施主将使用一种有机铜化合物。


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意法半导体? 低成本? 太阳能电池?

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