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美科学家利用超快激光进行太阳能电池微通道划片
http://cn.newmaker.com 4/9/2011 4:30:00 PM  佳工机电网
美科学家利用超快激光进行太阳能电池微通道划片最近,研究人员正努力通过使用超快脉冲激光器来研发让太阳能电池更加实惠有效的技术。图片显示了通过超快脉冲激光产生的微通道。该图是通过扫描电子显微镜拍摄的。

美国普渡大学激光工程中心董事兼机械工程教授,Yung Shin指出,“该技术创新有望克服阻碍太阳能电池普及的两大难题:减少生产成本以及提高太阳能转换成电能的效率。”

Yung Shin 教授指出,“关键之处在于通过‘微通道’将一系列太阳能板连接成能产生可使用能量系列。传统的‘划片’方法---使用触针机械地创建通道的方法,效率低下、成本昂贵、生产出来的通道性能不佳、影响太阳能电池的性能。”

Shin指出,“通过薄膜制造法,大大的降低了太阳能电池的生产成本;但是很难利用这些薄膜生产出高质量的微通道。商用机械划片发不能生产出高质量、完善的通道。尽管我们对激光划片发做了仔细的研究,但是我们目前还无法对激光进行精确控制而生产出达到精确规格要求的微通道。”

研究人员希望通过“超短激光脉冲”在薄膜太阳能电池中创建微通道从而极大地降低成本而又能提高其效率。

由美国国家科学基金会(NSF)赞助42.5万美元、为期三年的工程,由Shin以及工业工程部副教授Gary Cheng共同组织。在2011年1月举行的NSF工程研究与创新会议汇刊上发表的一则研究论文说明了该技术的可行性。该研究论文是由Shin、Cheng以及研究生Wenqian Hu、Martin Yi Zhang 以及Seunghyun Lee共同完成的。

Shin指出,“太阳能电池的效率很大程度上依赖于微通道划片的精确度。如果这些微通道足够精确,那么太阳能电池的效率就会得到大幅度提升。”

调查结果显示,超快激光脉冲能生成精确深度和尖锐边界的微通道。该激光脉冲仅持续几微微秒或者千万亿分之一秒。由于这种脉冲的短暂性,它不会对薄膜造成任何热损害;并通过一种叫做消融”的程序以精确的方式移除一些物质。

Shin指出,“这种方式能够在每个物理层表面创建非常干净的微通道。你能用高速-几十米每秒的速度完成,而这是通过机械划片无法完成的。这种做法非常复杂,因为需要对激光进行准确的控制以便其每次只通过薄膜的一个物理层(物理层非常薄)。你能通过这种激光来完成操作,因为你能对其深度进行精确的控制,精确到10至20纳米。”

传统太阳能电池往往都很昏暗,而新兴薄膜太阳能电池明亮且多变化,因而能被用在屋顶瓦砾、建筑立面或者天窗玻璃上。从能量利用效率方面来看,薄膜太阳能电池占据全球光伏市场20%的份额,并有望在2013年达到31%。

调查人员计划在此三年期内为该激光消融法构建一个科学基地。该工程由NSF土木机械与生产创新部资助。

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