成本低、效率高、污染低,新製程有效「綠化」太陽能產業

發佈日期: 2019 年 09 月 23 日 14:17 | 作者: | 分類: 產業資訊

太陽能板上的銅跟銀線是提高導電量的祕訣,然而以目前的技術來說,有些需要先經過高污染的製程,實在不怎麼環保,而現在英國華威大學(University of Warwick)已研發出成本低、效率又高的製造方法,將助於「綠化」太陽能產業。

在太陽能與半導體製程中,蝕刻是不可缺少的步驟,而有兩種不同的技術,其中全面性蝕刻是利用制絨(texturing)將晶片表面粗化,以降低入射光反射率,太陽能板都需要經過這一製程;另一種技術則是圖案化蝕刻,電路圖案曝光在矽晶圓上,之後用的來移除壓印圖案上的鋁、鎢或銅層與材料,將指定區域的材料移除。

不管是哪種蝕刻技術,都會用到酸性溶液或是昂貴的金屬油墨,對於以發電無二氧化碳排放而自豪的綠色電力系統太陽能來說,實在是不怎麼環保,對此英國華威大學研發出全新又永續的圖案化蝕刻技術,製造過程不會產生金屬廢棄物與有毒化學物質,還可以利用捲軸式(Roll-to-Roll)製程達到大規模商業化。

根據團隊研究,只要用熱蒸鍍法(thermal evaporation),透過電阻器及坩堝將銀、銅金屬加熱,使其蒸發、沉積在薄膜上。人們能洋芋片包裝與不沾鍋發現這項製程。這種方法的特點在於,在真空條件下將熱穩性化合物加熱、蒸發並噴敷在基板上,這時銀和銅金屬並不會凝結在高度氟化(fluorinated)的有機化合物薄膜上。

圖片來源:華威大學

團隊認為這項研究有助於研製色彩繽紛、可撓的太陽能電池,就好比有機太陽能、鈣鈦礦太陽能與奈米晶體半導體太陽能等,對電動車、建築整合太陽能(BIPV)市場都大有裨益,華威大學物理化學副教授 Ross Hatton 表示,目前團隊已透過此技術,打造出半透明有機太陽能電池,其中在頂層銀電極圖案上,每平方公分都有數百萬個微小孔洞。

而除了新一代薄膜太陽能之外,還可以用在感測器、低輻射玻璃等,目前研究已發表在《Materials Horizo​​ns》。

與此同時,華威大學也正在研究新型有機太陽能材料,團隊希望能用半導體材料直接將光轉換成電,進而減少機械元件,並降低碳排放和燃料的需求。如今團隊已推出最新的薄膜技術,能在室溫下印刷,也不再用矽晶改用碳基分子,過程也不產生任何有毒物質之餘,而且一週之內就可以完成製造。Hatton 指出,團隊有自信能在幾年內推出產品。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:Flickr/ESA_events CC BY 2.0)

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