日本新技術讓光伏面板製造成本減半
2023/04/25
日本京都大學準教授田邊克明等人開發出了有可能將光伏面板製造成本減半的基礎技術。原來製造時需要處於真空狀態或達到一定高溫,而新技術不需要大型設備,在室溫下就可以製造。而且易於在廢棄後回收利用。今後將尋找有意共同研究的企業,爭取早日達到實用化。
在主要使用矽的光伏面板領域,由於在將電極安裝到負責發電的半導體的工序中要達到高溫等,需要大量能源,還要有大型加工設備,這成為推高生産費用的因素。
京都大學準教授田邊等開發出了在上述工序中不需要達到高溫等的新技術。具體而言,是在攝氏約20度下在大氣壓環境下,首先將矽晶圓浸泡在氟化氫和水中,與大氣中的氧氣反應,形成覆蓋表面的氧化膜。調節浸泡時間,將氧化膜厚度做到約1奈米,結果發現能夠降低電阻並提高發電效率。
在表面經過處理的1釐米見方矽晶圓上,以300奈米的厚度塗佈用於螢幕等的聚合物「PEDOT-PSS」。再塗佈含有銀粒子的有機溶劑,就可以形成電極。
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| 京都大學開發出有可能將光伏面板製造成本減半的基礎技術(該大學提供) |
由於不需要大型加工設備,製造成本可以減半。還可以省去傳統的矽光伏面板所需的添加劑等。新技術將太陽光能轉換成電的效率為10.1%,比矽光伏面板的15~20%左右要低,但田邊表示「能以低成本製造,這一點優勢很大」。
過去,光伏面板過了大約20年的耐用年限後,難以回收利用。雖然矽的壽命很長,但拆下已經生銹受損的電極比較麻煩。京都大學的新技術只需使用有機溶劑,就可以從晶圓上拆下電極,容易回收利用。
今後力爭與企業共同推進實用化。在晶圓上塗佈的聚合物在大氣中會氧化,性能下降。與有望在主流的矽光伏面板之後普及的鈣鈦礦型面板等一樣,需要放入玻璃或樹脂的容器中進行保存。新技術要想實現普及,也要改善這些問題。
據日本資源能源廳統計,日本2020年住宅用光伏發電成本為17.7日元/千瓦時,比核能發電成本11.5日元/千瓦時以上及液化天然氣(LNG)火力發電成本10.7日元/千瓦時要高。如果能利用京都大學的新技術來降低光伏電池的製造成本,將推動可再生能源光伏發電的普及。
日本經濟新聞(中文版:日經中文網)草鹽拓郎
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