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特斯拉再購(gòu)2000英畝土地超級(jí)電池工廠用地增兩倍

據(jù)美國(guó)《華爾街日?qǐng)?bào)》網(wǎng)絡(luò)版報(bào)道，為了繼續(xù)建設(shè)生產(chǎn)電動(dòng)汽車電池和固定式備用電池的超級(jí)電池工廠，特斯拉公司已于近幾個(gè)月在內(nèi)華達(dá)州里諾市附近再次購(gòu)買了近2000英畝(約合809公頃)土地，使其占有的土地面積增加了近兩倍。

特斯拉于2014年達(dá)成協(xié)議在里諾市以外的斯托里縣附近選址建設(shè)超級(jí)電池工廠時(shí)，首先購(gòu)買了1000英畝土地。但是，協(xié)議中還包括了特斯拉可追加購(gòu)買土地的選項(xiàng)。特斯拉選址建造超級(jí)電池工廠的地區(qū)生產(chǎn)活動(dòng)區(qū)域相對(duì)較少。

特斯拉購(gòu)買新土地的行為發(fā)生在今年4月和5月，正值特斯拉財(cái)力拮據(jù)之際。當(dāng)時(shí)，特斯拉為了生產(chǎn)新產(chǎn)品，重新更換了加州組裝工廠的機(jī)械設(shè)備，并且還要在全球建造快速充電站，建設(shè)電池工廠，資金緊張。

特斯拉近期獲得了最高可達(dá)7.5億美元的信貸額度，以支撐公司的運(yùn)營(yíng)?？紤]到特斯拉正在開發(fā)廉價(jià)電動(dòng)車產(chǎn)品線，并準(zhǔn)備在未來幾年推出，這筆資金是必要的。

特斯拉發(fā)言人稱，大部分新購(gòu)?fù)恋?1863英畝)是緩沖地帶(buffer land)。特斯拉不會(huì)在這些土地上修建建筑，但會(huì)放置太陽(yáng)電池陣為工廠提供電力，剩余110英畝土地將用于工業(yè)用途。不過特斯拉表示，公司還未計(jì)劃擴(kuò)大最初的建筑用地設(shè)計(jì)。

特斯拉超級(jí)電池工廠造價(jià)50億美元，是特斯拉計(jì)劃生產(chǎn)50萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，大幅降低電池成本的重要一環(huán)。該工廠大約 25%的產(chǎn)能將用于特斯拉固定式儲(chǔ)能電池業(yè)務(wù)，后者正在面向家庭、企業(yè)和公用事業(yè)銷售備用電池。

特斯拉CEO埃隆·馬斯克公開表示，固定式儲(chǔ)能電池的初期需求超高，公司不得不考慮擴(kuò)大本已野心勃勃的電池工廠計(jì)劃。該工廠正在分階段建設(shè)中，目前鋼結(jié)構(gòu)和早期建筑的屋頂已經(jīng)完工。

特斯拉近3000英畝的用地占據(jù)了斯托里縣土地面積的大約2%，遠(yuǎn)超多數(shù)工廠的用地面積。特斯拉發(fā)言人稱，公司有可能還會(huì)選擇再購(gòu)買幾千英畝土地。

美國(guó)開發(fā)出制造鋰離子電池的先進(jìn)工藝

美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員與一家名為24M的衍生公司合作，開發(fā)出一種制造鋰離子電池的先進(jìn)工藝，不僅有望顯著降低生產(chǎn)成本，還能提高電池性能，使其更易于回收。

現(xiàn)有的鋰離子電池制造方法還是20年前發(fā)明的，效率低下，過程繁瑣。麻省理工學(xué)院陶瓷工藝教授、24M公司聯(lián)合創(chuàng)始人、A123電池公司前創(chuàng)始人之一的蔣業(yè)明 (音譯)與同事于5年前提出了“液流電池”的概念，以帶有細(xì)微顆粒的懸浮液作為電極，通過泵送的方式在電池中循環(huán)。但分析表明，液流電池系統(tǒng)適合于低能量密度電池，對(duì)于鋰離子電池這樣的高能量密度設(shè)備而言，則意味著成本的增加。

為此，蔣業(yè)明的研究團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了設(shè)計(jì)，新版本被稱為“半固體電池”：電極材料不流動(dòng)，是一種類似于半固態(tài)的膠體懸浮液。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，不同于標(biāo)準(zhǔn)工藝需要在襯底材料上添加液態(tài)涂層，等材料干后才能開始下一道工序，新方法讓電極材料始終處于液態(tài)，根本不需要干燥。該系統(tǒng)通過使用更少但更厚的電極，將傳統(tǒng)電池結(jié)構(gòu)中的分層數(shù)量以及非功能性材料的用量減少了80%。

蔣業(yè)明說，新工藝極大地簡(jiǎn)化了制造過程，生產(chǎn)成本可降低一半。電池具有柔性并且更加耐用，不僅可彎曲、折疊，而且即使被子彈穿過也不會(huì)受損。新方法還可以按比例擴(kuò)大生產(chǎn)，據(jù)他估計(jì)，到2020年，每千瓦時(shí)的成本將降至100美元以下。

目前24M公司已經(jīng)在原型生產(chǎn)線上制造了大約10000塊這樣的電池，其中大部分正在接受3家工業(yè)合作伙伴的測(cè)試，包括泰國(guó)的一家石油公司和日本重型設(shè)備制造商IHI株式會(huì)社。新工藝已獲得8項(xiàng)專利，另有75項(xiàng)專利正在接受評(píng)審。

美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)鋰電池安全性的方法

鋰離子電池雖然是目前最常見的電池技術(shù)，但它自身的確存在一些安全隱患，比如易過熱和起火。這些問題同時(shí)也拖累了某些新興技術(shù)的推廣，比如鋰硫電池和鋰空氣電池。這兩種電池要比目前市面上的鋰電池更輕，但安全風(fēng)險(xiǎn)也更大。所幸的是，美國(guó)斯坦福大學(xué)的一組研究人員最近就發(fā)現(xiàn)了一種提升鋰電池安全性的方法。

如果金屬電池內(nèi)產(chǎn)生鋰枝晶，就會(huì)出現(xiàn)短路或起火的情況。這些枝晶會(huì)在電極開始分解時(shí)形成，并變得越來越長(zhǎng)，直到最終刺穿分隔正極極和負(fù)極的屏障。

為了避免下一代電池出現(xiàn)自燃，斯坦福的研究者找到了一種阻止枝晶形成的方式。在實(shí)驗(yàn)中，他們?cè)谝幻都~扣電池的電解質(zhì)當(dāng)中添加了兩種化學(xué)物質(zhì)，分別是可提升續(xù)航的硝酸鋰，以及可分解鋰電極的鋰聚硫。在使用不同計(jì)量進(jìn)行測(cè)試之后，他們成功地讓生成的結(jié)晶呈現(xiàn)出無(wú)害的薄餅狀，而非危險(xiǎn)的枝晶狀。此外，兩種化學(xué)物質(zhì)的加入還提高了電池的耐久度。在300次充放電循環(huán)之后，這些電池依然能夠保持99%的能效。相比之下，僅加入硝酸鋰的電池在150次循環(huán)之后就會(huì)出現(xiàn)能效的下降?！斑@雖然不能徹底解決鋰金屬電池存在的所有問題，但卻是重要的一步?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)成員之一Fiona Li說。

歐洲研究發(fā)現(xiàn)影響鋰電池壽命的關(guān)鍵

歐洲汽車大廠德國(guó)寶馬與法國(guó)寶獅雪鐵龍集團(tuán)，以及德國(guó)、法國(guó)、荷蘭的數(shù)家研究機(jī)構(gòu)，認(rèn)為發(fā)展電動(dòng)車是未來潔凈交通與潔凈能源的關(guān)鍵，而鋰電池又是電動(dòng)車的關(guān)鍵，因此成立了ABattRelife研究會(huì)，專門研究如何延長(zhǎng)鋰電池壽命，以及如何再利用與回收再制鋰電池。經(jīng)過3年的研究，ABattRelife終于在近日發(fā)布研究成果，揭曉影響鋰電池壽命的關(guān)鍵因素。

ABattRelife成立于2012年，成員包括寶馬、寶獅雪鐵龍、荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究院、荷蘭電力研究院、德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)、德國(guó)電力能源儲(chǔ)存研究院、法國(guó)未來汽車協(xié)會(huì)、德國(guó)弗萊貝格工業(yè)大學(xué)、法國(guó)貝佛-蒙貝利亞爾科技大學(xué)、法國(guó)特魯瓦科技大學(xué)。

ABattRelife研究發(fā)現(xiàn)，鋰電池持續(xù)充放電使用的過程中，正極變化不多，但是石墨負(fù)極卻會(huì)逐漸發(fā)生微小裂痕，原本在電解質(zhì)中的鋰離子在負(fù)極發(fā)生沉積，產(chǎn)生一層鋰金屬薄膜，甚至成為鋰板，因而造成電池能效嚴(yán)重受損，電腦斷層顯示這一現(xiàn)象是由電池內(nèi)部壓力分布不均所造成，而形成鋰板使電解質(zhì)中鋰離子大量流失，更會(huì)摧毀該部分的電池結(jié)構(gòu)，而且鋰板形成后就不可逆，使得該電池只能壽終正寢。

電動(dòng)車用鋰電池所需的能效較高，一般當(dāng)鋰電池衰退到八成能效時(shí)就必須淘汰。理論上八成能效的鋰電池可進(jìn)行二次利用，譬如作為能源儲(chǔ)存用途，但如果這些鋰電池內(nèi)部發(fā)生鋰板沉積，能效衰退曲線與電池的情況會(huì)極度不穩(wěn)定，將無(wú)法二次利用。

研究團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)，負(fù)極的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞造成電池壽命減短的狀況，與過速充電、過高電力負(fù)載，以及過低的運(yùn)作溫度有關(guān)，如果能限制電池所負(fù)荷的電力、電壓，并且將運(yùn)作溫度保持在35℃，將可延緩電池能效減損，從而延長(zhǎng)電池壽命。

由于電池成本與壽命有關(guān)，電池壽命越長(zhǎng)，相對(duì)成本就越低，了解電池壽命縮短的原理，有助于未來進(jìn)一步降低各種鋰電池應(yīng)用的成本。

ABattRelife也致力于研究如何能更有效率地回收鋰電池材料，利用機(jī)械性粉碎后，以篩濾、磁鐵與重力分離方式，可回收五成的材料。不過研究過程中也發(fā)現(xiàn)針對(duì)不同種類的鋰電池，必須發(fā)展不同的特定回收方式，因此若要實(shí)際進(jìn)入有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的商業(yè)運(yùn)作階段，還需要進(jìn)一步的努力。

韓國(guó)三星電子研發(fā)新型鋰電池技術(shù)可實(shí)現(xiàn)容量翻倍

韓國(guó)三星電子工業(yè)企業(yè)成功將鋰離子電池的體積比能量提升至700～952瓦時(shí)/升，這一數(shù)值為現(xiàn)有鋰離子電池的1.5～1.8倍，不過據(jù)該公司介紹，目前驗(yàn)證的充放電循環(huán)壽命僅為200次。

新技術(shù)的突破關(guān)鍵在于開發(fā)出了新型負(fù)極材料。新材料的比容量為2500毫安時(shí)/立方厘米，而普通的石墨負(fù)極材料僅為550毫安時(shí)/立方厘米，新材料是其4倍以上，其原理是通過用數(shù)層石墨烯對(duì)硅微粒子施以涂層處理來實(shí)現(xiàn)的。

硅的比容量高達(dá)約4000毫安時(shí)/克，其作為負(fù)極材料的巨大潛力早已為人所知。但是硅用作電極時(shí)，不僅導(dǎo)電性低，而且存在充放電循環(huán)極短的問題。隨著充電而吸附和釋放鋰離子時(shí)，硅微粒子會(huì)大幅膨脹或收縮，從而導(dǎo)致用來確保導(dǎo)電性的導(dǎo)電助劑脫落。

而三星電子通過用石墨烯對(duì)硅微粒子施以涂層處理，成功確保了導(dǎo)電性，并抑制了膨脹收縮時(shí)的電極劣化及損壞等。硅微粒子發(fā)生膨脹時(shí)，石墨烯會(huì)在包住硅微粒子的狀態(tài)下通過各層的相互滑動(dòng)來擴(kuò)大硅儲(chǔ)存容量，因此不會(huì)脫落。

三星方面稱，對(duì)電池單元進(jìn)行性能評(píng)估時(shí)，負(fù)極材料使用了此次的新型材料，而正極材料使用了現(xiàn)有鋰離子電池普遍采用的鈷酸鋰，并未經(jīng)過特殊處理。

如果這一科研成果能夠解決循環(huán)次數(shù)低的問題，預(yù)計(jì)未來車用鋰電池的總體續(xù)航里程能夠?qū)崿F(xiàn)同等體積下的翻倍。但是考慮到將電池單體制作成電池包后的整體性問題，整體能量密度將會(huì)進(jìn)一步下降，屆時(shí)電池的續(xù)航里程或?qū)⒄{(diào)整為現(xiàn)在的2～3倍。

目前，福特汽車與寶馬汽車都與韓國(guó)三星公司在汽車電池領(lǐng)域有著密切的合作，如果這一成果最終量產(chǎn)，這兩家公司或許是最早的受益者。

奧迪 R8 e-tron的新電池技術(shù)：續(xù)航451公里直流充電95分鐘

奧迪R8 e-tron作為概念車在2009年初次亮相，之后很快便確定量產(chǎn)并計(jì)劃在2012年推出，不過就在離承諾達(dá)成僅有個(gè)把月之時(shí)，新上任的研發(fā)負(fù)責(zé)人Wolfgang Durheimer將計(jì)劃暫停。雖然沒有宣布詳細(xì)原因，但外界猜想奧迪放棄R8 e-tron量產(chǎn)計(jì)劃的最主要原因，在于電池技術(shù)成為瓶頸：電池成本未如預(yù)期快速降低，奧迪也無(wú)法接受當(dāng)時(shí)較短的續(xù)航里程和過長(zhǎng)的充電時(shí)間。

隨著電動(dòng)車風(fēng)潮愈演愈烈，2014年，奧迪技術(shù)總監(jiān)Ulrich Hackenberg證實(shí)了奧迪R8 e-tron的復(fù)產(chǎn)計(jì)劃。在2015年日內(nèi)瓦國(guó)際車展上，奧迪發(fā)布了新一代R8 e-tron電動(dòng)超跑，續(xù)航里程高達(dá)451公里，直流充電僅需95分鐘。到底是哪些新技術(shù)讓R8 e-tron在一年時(shí)間里飛速進(jìn)步？

奧迪重新設(shè)計(jì)了R8 e-tron早期版本，新版本使用了小型圓柱形鋰離子電池，數(shù)量很多，整個(gè)電池包由7488個(gè)單元組成，分成52個(gè)模塊，每個(gè)模塊有144個(gè)單元。相比第一代e-tron的技術(shù)平臺(tái)，595公斤的電池系統(tǒng)可以將能量從48.6千瓦時(shí)提高到90.3千瓦時(shí)，而無(wú)需任何修改包。在385伏標(biāo)稱電壓下，電池可以正常運(yùn)行，新的電池模塊概念實(shí)現(xiàn)了卓越的性能。由于采用高能量密度，電池的比能量從84瓦時(shí)/千克提高到152瓦時(shí)/千克，奧迪R8 e-tron一次充電可行駛高達(dá)451公里，而以前它只能做到215公里。

奧迪R8 e-tron的電池組系統(tǒng)呈T形，長(zhǎng)235厘米，寬136厘米，高70厘米，包括交叉桿電子控制盒在內(nèi)，這個(gè)控制器負(fù)責(zé)超過1200安培電流的監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)換和傳輸，高度復(fù)雜的電池系統(tǒng)包含了超過10000個(gè)單體零件。

與特斯拉不同的是，R8 e-tron的電池包不是安裝在底盤，而是呈長(zhǎng)條狀置于后部和駕駛員及乘客座位之間的中間部分。電池集成在中間通道，并延伸到后部，這個(gè)位置是車身重心的低中心點(diǎn)，車軸負(fù)荷分布為40/60(前/后)。每個(gè)電池模塊重達(dá)7.8公斤，被排在中部通道和后部的5個(gè)“地板”上，鋁板將“地板”單獨(dú)分開，并形成電池的支撐結(jié)構(gòu)。在鋁外殼的冷卻系統(tǒng)中完成冷卻劑循環(huán)。如果發(fā)生碰撞，高強(qiáng)度板和沖擊板將重新定向撞擊力度，全鋁制的奧迪空間框架結(jié)構(gòu)(ASF)就會(huì)體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

在沒有駕駛者的情況下，奧迪R8 e-tron僅重1841公斤，最高時(shí)速可以達(dá)到250公里/小時(shí)，同時(shí)能夠發(fā)出獨(dú)特的電動(dòng)轟鳴聲。兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪，能夠輸出 340千瓦功率和460牛米扭矩，在3.9秒內(nèi)完成百公里加速，但還是比特斯拉P85D慢了0.6秒。

在聯(lián)合充電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)下，奧迪R8 e-tron的2個(gè)充電接口適配交流或直流充電。當(dāng)交流充電時(shí)，用7.2千瓦的工業(yè)電源，完全充滿需要12小時(shí)左右。如果采用50千瓦的電源進(jìn)行直流充電，時(shí)間則會(huì)大大縮短到95分鐘。駕駛者如果安裝了奧迪連接應(yīng)用程序(Audi connect app)，就能夠通過智能手機(jī)遠(yuǎn)程控制充電過程。另外，奧迪正在研發(fā)150千瓦快速充電技術(shù)，這將威脅特斯拉超級(jí)充電站的霸主地位。

奧迪R8 e-tron有望于今年年內(nèi)上市，但只在歐洲小規(guī)模生產(chǎn)。豪華品牌對(duì)于高性能產(chǎn)品的追求總是樂此不疲，對(duì)于奧迪來說，純電動(dòng)R8 e-tron不僅展示了雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備，同時(shí)也展現(xiàn)出多元化的品牌性格。

美國(guó)開發(fā)鉑-鎳-鉬納米結(jié)構(gòu)燃料電池催化劑

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)亨利薩穆埃利學(xué)校的工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)近日開發(fā)出由三種金屬構(gòu)成的納米結(jié)構(gòu)，用于增加燃料電池的效率和耐久性，同時(shí)還能降低成本。

Yu Huang是加州大學(xué)洛杉磯分校材料科學(xué)與工程的副教授，也是這項(xiàng)研究的主要研究員。據(jù)他介紹，質(zhì)子交換膜燃料電池具有光明的前途，因?yàn)樗茏鳛橐豢钋鍧嵞茉词褂玫碾姵匮b配在零排放的車輛上。質(zhì)子交換膜燃料電池中的化學(xué)反應(yīng)是由金屬催化的，其中的一個(gè)反應(yīng)便是氧化還原反應(yīng)，這一反應(yīng)中通常使用鉑作為催化劑。但是鉑的成本高，因而不能廣泛使用?？茖W(xué)家們一直試圖找到鉑的替代品，包括鉑-鎳化合物，但到目前為止，還沒有找到具有足夠耐用性的解決方案。

為了制造更加高效和耐用、同時(shí)價(jià)格低廉的燃料電池，研究人員使用了一種叫做表面摻入的技術(shù)，他們?cè)阢K-鎳納米結(jié)構(gòu)表面加入了1/3的鉬元素，這一做法能夠使合金表面的性質(zhì)更加穩(wěn)定，防止鎳和鉑的流失。

研究發(fā)現(xiàn)，使用鉑-鎳-鉬表面的納米結(jié)構(gòu)催化劑比鉑碳復(fù)合催化劑的效率要高81倍。隨著時(shí)間的推移，由三種金屬構(gòu)成的化合物在耐久性上保留了約95%的效率，明顯優(yōu)于鉑-鎳催化劑的66%。

Huang表示，加入1/3的過渡金屬使得電池能夠在效率和耐用性上有所提高，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，還能夠降低成本。此外，表面摻入技術(shù)可以廣泛應(yīng)用到催化劑的制造中去，并開辟了高性能催化劑制作的新道路。這種催化劑可用作高性能環(huán)保催化劑、高性能能源生產(chǎn)催化劑和高性能化工生產(chǎn)催化劑。

V3旋轉(zhuǎn)太陽(yáng)電池：產(chǎn)生20倍以上的電力

絕大多數(shù)的太陽(yáng)能面板都是平板的樣子，而太陽(yáng)能背板雖說可以采用先進(jìn)技術(shù)使其隨著太陽(yáng)一天的移動(dòng)路徑而轉(zhuǎn)動(dòng)角度，但這一設(shè)計(jì)仍然具有很大的局限性，尤其是效率不足。

旋轉(zhuǎn)太陽(yáng)能光伏電池由V3公司的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)NectarDesign開發(fā)，該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為旋轉(zhuǎn)太陽(yáng)能將改變市場(chǎng)的游戲規(guī)則。V3太陽(yáng)能面板有著優(yōu)雅的外表，將太陽(yáng)電池板放在一個(gè)獨(dú)特的錐形支架上，全角度吸收太陽(yáng)能。根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)驗(yàn)證，目前正在試驗(yàn)的型號(hào)與靜態(tài)的平板太陽(yáng)能背板相比，能夠產(chǎn)生20倍以上的電力。V3公司在其網(wǎng)站上解釋說，如果將20倍的太陽(yáng)能集中在一個(gè)靜態(tài)的平面太陽(yáng)能面板上，很快就會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而燒毀，而在V3這里，溫度則從未超過35℃。

一個(gè)直徑一米的錐形支架上，裝著幾百個(gè)三角形的光伏電池，包裹在一個(gè)“密封外透鏡聚光器”里面。光伏旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力來自少量的太陽(yáng)能電力和磁懸浮系統(tǒng)，減少了噪音，而且?guī)缀鯚o(wú)需保養(yǎng)。

和傳統(tǒng)的太陽(yáng)能背板相比，V3占據(jù)的空間非常小，支持在小空間里進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電，設(shè)計(jì)師說：“在10平方英尺上可以容納10個(gè)V3，每一個(gè)的角度都非常準(zhǔn)確，確保沒有給別的面板形成陰影。V3不僅僅創(chuàng)造了極大的發(fā)電效率，而且消除了大規(guī)模的平面太陽(yáng)能板對(duì)環(huán)境的影響?！?/p>

不過，價(jià)格或許是該技術(shù)唯一的疑問。雖然該公司沒有透露具體的金額，但可以肯定，它會(huì)比傳統(tǒng)太陽(yáng)電池板昂貴許多。所以現(xiàn)在的問題是，其20倍的光電轉(zhuǎn)換效率能否抵消其造價(jià)。該公司說，V3可以使得太陽(yáng)能光伏電池的耗材耗費(fèi)和占地面積顯著減少，完全有可能大幅降低一家太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)的總成本——這也是V3最大的市場(chǎng)潛力。

美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)純硅變“黑硅”可簡(jiǎn)化太陽(yáng)電池制造

美國(guó)萊斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)一種可簡(jiǎn)化太陽(yáng)電池制造的方法，只要利用頂部電極作為催化劑，就能將純硅變成更具價(jià)值的“黑硅”(black silicon)。

黑硅具有比光波長(zhǎng)更小的納米級(jí)突起或孔隙形成的高度紋理表面，使其得以在一天中的任何時(shí)間有效地收集來自任何角度的光線。萊斯大學(xué)化學(xué)教授Andrew Barron表示，這項(xiàng)研究主要由萊斯大學(xué)博士后研究員Yen-Tien Lu進(jìn)行，如今已取得了兩項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)?！笆紫龋軌驕p少工藝步驟總是一件好事；”Barron解釋說，“其次，這是首次以金屬作為催化劑用于幾毫米遠(yuǎn)以外的反應(yīng)?！?/p>

以金屬層作為頂部電極的方法通常適用于太陽(yáng)電池制造的最后步驟。這種被稱為“接觸輔助化學(xué)蝕刻”的新方法則可在初期工藝用于設(shè)置金質(zhì)細(xì)線作為電極，而且不必再移除使用過的催化劑粒子。

研究人員發(fā)現(xiàn)，以化學(xué)浴沉積進(jìn)行蝕刻也發(fā)生在距離設(shè)定的金屬線外。Barron表示，這一距離的存在似乎與硅晶的半導(dǎo)體特性有關(guān)。

“Yen-Tien以金質(zhì)的頂部觸點(diǎn)進(jìn)行反應(yīng)，并加入銀或金作為催化劑，最后取得了不錯(cuò)的結(jié)果?！盉arron解釋，“后來我說：‘現(xiàn)在讓我們來做一次不加入催化劑的實(shí)驗(yàn)?！蝗婚g，我們就得到了黑硅——但它只能在觸點(diǎn)以外的一定距離處進(jìn)行蝕刻。無(wú)論我們?nèi)绾卧囼?yàn)，都會(huì)出現(xiàn)這樣的距離。”

電子顯微鏡影像顯示在用于太陽(yáng)電池的芯片表面上快速制作出可吸收光線的精細(xì)突起與孔隙。萊斯大學(xué)研究人員開發(fā)出在黑硅工藝中兼負(fù)雙重任務(wù)的金電極——作為催化劑加速表面蝕刻。

“這個(gè)結(jié)果告訴我們，電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在金屬觸點(diǎn)，并與硅晶保持一定的距離?！盉aron說，“這一距離取決于硅晶的電荷承載性能與導(dǎo)電性。有時(shí)，導(dǎo)電性不足，就無(wú)法承載電荷至更遠(yuǎn)的距離。”

覆蓋在鈦上面的一層極薄金絲已經(jīng)證明是一種可作為催化劑的有效電極。Barron強(qiáng)調(diào)：“關(guān)鍵在于要蝕刻得夠深才能避免陽(yáng)光的反射，而如果不夠深的話最后可能導(dǎo)致電池短路。”

“金屬觸點(diǎn)通常最后再放置?！盉arron說，“目前在工藝方面還有許多懸而未決的問題，例如是否要盡早放置觸點(diǎn)，以及在其后的工藝中是否要用它來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)等?！?/p>

日本刷新硅薄膜太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率

一個(gè)由日本多家研究機(jī)構(gòu)的人員組成的研究小組近日宣稱，他們開發(fā)出的一種三結(jié)薄膜硅太陽(yáng)電池獲得了13.6%的穩(wěn)定轉(zhuǎn)換效率，成功打破了此前報(bào)道的13.44%的世界紀(jì)錄。研究人員稱，如果進(jìn)行一些合理化改進(jìn)，其效率可達(dá)14%以上。相關(guān)論文發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》雜志上。

該研究小組由日本最大的幾個(gè)研究中心抽調(diào)的人員組成，其中包括先進(jìn)工業(yè)科學(xué)和技術(shù)研究所、光伏發(fā)電技術(shù)研究協(xié)會(huì)、夏普、松下和三菱。

先進(jìn)工業(yè)科學(xué)和技術(shù)研究所的研究員佐井田村說，新研究獲得了兩個(gè)重要成果，一是開發(fā)出具有先進(jìn)光捕獲能力的薄膜硅太陽(yáng)電池，二是在只有4微米厚的微晶吸收層上實(shí)現(xiàn)了每平方厘米34.1毫安的光電流密度。

太陽(yáng)電池的效率有多種不同類型，通常不同類型的效率之間很難進(jìn)行直接比較。這個(gè)研究使用的是穩(wěn)定的光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)。

佐井田村指出，太陽(yáng)電池只要暴露在光照、濕度、溫度等條件下，轉(zhuǎn)換效率就會(huì)發(fā)生一定程度的衰減，因此大多數(shù)太陽(yáng)電池都通過初始效率來進(jìn)行評(píng)價(jià)。如果電池是像晶體硅這樣的材料，性能上還相對(duì)穩(wěn)定；而如果涉及無(wú)定形硅即非晶硅，情況將完全不同，在經(jīng)過曝曬后其導(dǎo)電性能會(huì)顯著衰退，這種特性被稱為SWE效應(yīng)。

許多因素都可能導(dǎo)致光誘導(dǎo)降解硅太陽(yáng)電池，一種應(yīng)對(duì)措施是在襯底采用蜂窩結(jié)構(gòu)。此前蜂窩狀紋理大多用于單結(jié)太陽(yáng)電池，它僅由一個(gè)半導(dǎo)體材料制成，只吸收一個(gè)波長(zhǎng)的光。而在新研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)同樣可用于多結(jié)太陽(yáng)電池，這類電池可以吸收多個(gè)波長(zhǎng)的光，比單結(jié)電池具有更優(yōu)異的陷光性能。為進(jìn)一步提高效率，他們還對(duì)蜂窩紋理進(jìn)行了精細(xì)的控制，并加入了一種蛾眼結(jié)構(gòu)的防反射膜。

為了做出公正的比較，研究人員對(duì)暴露在陽(yáng)光中一段時(shí)間的太陽(yáng)電池進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，這種電池的初始效率可達(dá)14.5%，穩(wěn)定效率也有13.6%。

盡管刷新了一項(xiàng)新的紀(jì)錄，但研究人員認(rèn)為該電池還有很大的改進(jìn)空間，在提高太陽(yáng)電池頂部層的性能并解決光譜失配問題之后，其穩(wěn)定效率將有望突破14%。