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新型激光制造工艺使光伏市场彻底变革

时期:2011-01-29 00:28 点击数:
本文摘要:德国弗赖堡的太阳能系统研究所开发了一种基于激光的生产工艺,这完全改变了光伏市场。首次大规模生产点接触太阳能电池。数以百万计的高效率电池已经投入市场。未来几十年,我们社会面临的主要挑战之一是,我们的能源系统应致力于利用可再生能源生产更多电力。 太阳能技术在建立这个目标中起着决定性的作用。光伏能源产生的电能总量高达250太瓦时,大约相当于30座核电站产生的电能。 为了应对国际气候变化的目标,光伏发电能力将逐年增加,未来15年将减少10倍。

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德国弗赖堡的太阳能系统研究所开发了一种基于激光的生产工艺,这完全改变了光伏市场。首次大规模生产点接触太阳能电池。数以百万计的高效率电池已经投入市场。未来几十年,我们社会面临的主要挑战之一是,我们的能源系统应致力于利用可再生能源生产更多电力。

太阳能技术在建立这个目标中起着决定性的作用。光伏能源产生的电能总量高达250太瓦时,大约相当于30座核电站产生的电能。

为了应对国际气候变化的目标,光伏发电能力将逐年增加,未来15年将减少10倍。德国弗赖堡太阳能系统研究所光伏生产技术和质量保证部主任RalfPreu博士说,总的来说,为了满足电力市场的需求,太阳能技术必须更高效、更具成本效益。

RalfPreu博士和他的同事JanNekarda博士为激光工件(LFC)技术的发展做出了巨大贡献,需要以更低的成本生产更高效的太阳能电池。2020年3月30日,大多数太阳能电池都配备了一个长金属识别层,覆盖在硅片的背面,这需要电流从太阳能电池流向电极。

这种设备效率低。1989年,开发了一种更有效的替代方法来腐蚀发射器背面识别(PERC)太阳能电池技术。

被传统电池技术忽略的这项技术还包括太阳能电池的背反射层和数千个电触点。德国太阳能系统研究所的研究人员开发的LFC工艺首次实现了PERC太阳能电池的大规模工业化生产。高效电池的大规模生产在金属识别层和晶片之间产生了覆盖PERC太阳能电池底部的非常厚的非导电层。

作为一个反射器,当阳光照射到硅片上时,这个非导电层的光吸收了部分阳光,而不是全部。由于电池的正面也可以在硅片上发光,硅片也可以捕捉阳光,提高了太阳能电池的效率水平。

给定晶片上的电流,非导电层中必须有很多小孔,这样金属电极和硅片才能相互认识。LFC工艺需要在晶片上100,000个相似的接触点和单个激光脉冲之间建立连接。除了这项工作的可玩性,激光脉冲需要与硅表面形成更好的理解,增加对材料的损伤。JanNekarda博士解释说,最重要的一点是激光应该限制在50-2000纳秒。

他们开发的创新系统需要在1秒钟的类似时间内引导激光束优化能量密度。这样,PERC太阳能电池的效率水平提高了1%绝对值。根据2020-03-30,太阳能电池的转换效率类似于20%,相当于5%的相对值。

7%的RalfPreu博士说,我们在这个系统中增加了2%,这意味着我们的总能源产量增加了7%。效率水平非常重要,因为大多数光伏成本与表面积成正比。2020-03-30,我们需要100平方米的太阳能电池,所以在未来,我们只需要93平方米就可以产生完全相同的电量。

这意味着不仅要增加硅的使用,还要增加模块材料。系统中材料的使用需要减少。工业领域的光滑太阳能电池制造商可以更容易和低成本地将激光工艺集成到现有的生产工艺中。根据企业信息,汉旺太阳能电池公司已经使用LFC技术生产了2000万块电池。

世界上许多企业将PERC技术投入规模生产。仅今年,制造商已经投资2亿欧元来实施这项技术。这意味着硅太阳能电池已经转向下一个革命阶段,拉尔夫普勒兴奋地说。

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拉尔夫普勒和詹妮卡达已经获得了2016年的约瑟夫冯夫琅和费奖,这是对他们作为太阳能技术变革领域的倡导者和推动者的奖励。评审团将他们获奖的原因归因于研究人员开发的技术帮助德国企业在竞争激烈的光伏市场取得了成功。


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