三体降维打击下的“硅哥”蜕变

光伏小蚂蚁 2024-02-28 17:12:53

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前面说到硅材料出色的机械性能,可能大家还是没有一个更直观的认识?

今天就结合实例来说下,近期较火的超薄HJT晶硅电池,已做到57um(如何能量产的话,秒杀topcon?)

这种电池片实际上,已经和传统的晶硅电池片有所不同了。。。

对于我们熟知的晶硅电池片,厚度目前基本都在100um以上,比初代电池甚至几毫米厚度已经有很大的减薄了。

如果说硅材料本身特性成就了它的阶梯式瘦身(几毫米→100+um),那么,特殊的工艺就促成了它“贾玲式瘦身”的蜕变(降至57um)。关于电性能的相关后续

三体的降维打击?

我们都知道,车间里100+um的电池片饼干一样脆,弯曲到一定程度就会碎,57um片子却能弯曲成一个圆圈呢?

答案:材料维度的变化会导致应用表现发生相应变化。现实中的物体,都具长宽高三维,如果大幅缩短至少一个维度,那么原本刚硬的材料就可能变得柔软。

玻璃和硅的主体都是二氧化硅,虽然它们的原子排列和连接方式相同,但因为形状和尺寸的不同,它们的表现就完全不同。同样地,如果我们将硅材料制成薄膜,它也会变得更加柔软,尽管它本身是非常坚硬的。因此,改变材料的形状和尺寸可以带来全新的应用效果。

直男掰弯的过程。。。

硅薄膜是一种非常薄的硅材料,只有几百纳米厚,就像蝉翼一样透明和轻薄。具体的工艺数据还没有公开,但我搜集了相关资料,目前可知的制备硅薄膜方法如下,大家可以一起探讨:

第一种方法是机械打磨法。就像我们用砂纸打磨东西一样,我们可以用机械方法把块状的硅磨薄,或者用高温的等离子体把硅的表面变成气体,这样硅就会一点点变薄。这种方法很简单,适用于各种情况,而且不会影响到硅的另一面。

第二种方法是刻蚀法。这种方法是利用化学试剂来溶解硅。不同的硅原子排列方向,化学试剂溶解的速度会不一样。而且,硅和它的氧化物二氧化硅在某些溶液里溶解的速度差别很大。我们可以选择性地溶解掉一部分硅,让它变成“牺牲层”,剩下的部分就是我们想要的硅薄膜。通过巧妙地选择化学试剂、牺牲层的种类和刻蚀的路线,我们可以得到具有不同性质的硅纳米膜。

字里行间,其实也能看出,要做到57um还是需要大费周章的,毕竟“硅哥”金刚石的特性不是盖的,离大规模量产还有段距离,稍有不慎就咔啪一声。。。

挑战下你的软肋

那么,为什么不直接做薄膜电池呢?废这么大劲把“硅哥”直男掰弯。。。

你想到的,科研人员也想到了,原因就在于最大的软肋,它的光电转换效率较晶硅电池低:

材料特性:薄膜电池主要使用非晶硅材料,其半导体能级结构较宽,导致光电转换效率较低。而晶硅电池使用单晶硅或多晶硅材料,其半导体能级结构较窄,敏感度较高,因此光电转换效率较高。

电池厚度:薄膜电池的厚度非常薄,只有几百纳米,这使得它吸收光子的能力相对较弱。而晶硅电池相对较厚,能够更有效地吸收光子并转化为电能。

制造工艺:薄膜电池的制造工艺相对复杂,制备过程中可能存在的缺陷和杂质也会对光电转换效率产生影响。而晶硅电池的制造工艺相对成熟,能够制备出高质量的电池。

目前来看,硅是性价比较高的光伏材料了。当然了,科技是不断发展前行的,以后或许会出现比硅更好用的材料呢!

今天就先说到这了,下期更精彩!

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