20世紀(jì)60年代以來(lái)，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)一直穩(wěn)定成長(zhǎng)。過(guò)去二十年，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展尤為迅速，太陽(yáng)能技術(shù)的價(jià)值為世人廣泛認(rèn)知，清潔電力成為時(shí)代潮流。對(duì)于日照豐富的國(guó)家而言，使用太陽(yáng)能不僅具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義，而且還提供了能源安全的前景。

但是，太陽(yáng)能技術(shù)要真正成為一國(guó)能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)成分，這項(xiàng)技術(shù)一定要廉價(jià)，而且電能轉(zhuǎn)換效率高，才能加強(qiáng)太陽(yáng)能使用的吸引力。

太陽(yáng)能電池對(duì)矽的使用

矽是第一代太陽(yáng)能電池的核心成分，從某種意義上來(lái)說(shuō)，對(duì)第二代太陽(yáng)能電池也同樣重要。太陽(yáng)能電池的發(fā)展則從晶矽電池走向了無(wú)矽甚至非晶矽太陽(yáng)能電池。這一技術(shù)轉(zhuǎn)移旨在減少甚至不使用矽材料，從而降低成本。

薄膜電池就是減少甚至不使用矽材料的一種太陽(yáng)能電池。繼傳統(tǒng)晶矽太陽(yáng)能電池之后，這種二代電池包括碲化鎘（CdTe）薄膜和銅銦鎵硒（CIGS）薄膜電池等。

由于成本低和柔性，這些太陽(yáng)能電池后勁十足。事實(shí)上，柔性使其應(yīng)用更加廣泛，例如融入幕墻。這不僅使得太陽(yáng)能發(fā)電成為可能，也保持了完美的建筑線(xiàn)條，對(duì)商業(yè)或住宅建設(shè)來(lái)說(shuō)一舉兩得。

然而，傳統(tǒng)晶矽電池仍然是太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)主要元件，主要安裝在屋頂或地面太陽(yáng)能電板，因此，找到削減制造成本的方法將對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步擴(kuò)張大有裨益。

提高效能vs 降低制造成本

太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展通常包括提高電能轉(zhuǎn)換效率或者降低生產(chǎn)成本兩方面。就電能轉(zhuǎn)換效率而言，一代太陽(yáng)能電池約為20%左右，而二代薄膜電池則是15%。通常太陽(yáng)能電池組件（即用于安裝的成品）效率還要低幾個(gè)百分點(diǎn)。盡管對(duì)于太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)而言，這個(gè)效能可以接受，為了增加對(duì)公眾的吸引力，提高太陽(yáng)能電池效能的研究仍在進(jìn)行。

另一方面，制造工藝和技術(shù)取決于找到節(jié)約成本的方式。不僅降低生產(chǎn)成本，也要減少周邊系統(tǒng)成本，才能讓太陽(yáng)能技術(shù)更廉價(jià)，更為公眾接受。因此，Twin Creeks Technologies的節(jié)省成本方法一定能夠推動(dòng)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)前進(jìn)。

Hyperion 3：太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的變革者

近期多種原因?qū)е绿?yáng)能電池市場(chǎng)供應(yīng)過(guò)剩，沖擊了早已低迷的價(jià)格，讓全球太陽(yáng)能電池廠(chǎng)商日子難過(guò)。大廠(chǎng)積極節(jié)流來(lái)抵消這一負(fù)面影響，小廠(chǎng)甚至被迫倒閉。

時(shí)勢(shì)造英雄。一個(gè)產(chǎn)業(yè)步履維艱時(shí)，通常會(huì)涌現(xiàn)出一些能夠真正改變現(xiàn)狀的技術(shù)。當(dāng)前，變革來(lái)自于Twin Creeks Technologies 開(kāi)發(fā)的Hyperion 3。

圖1：Hyperion 3 及其矽外延片承載器。照片提供：Twin Creek Technologies.

圖2：質(zhì)子注入和裂解前安放矽外延片的承載器。（照片提供：Twin Creek Technologies。）

傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池的制造方法，是將平均厚度為600微米的矽錠切割成平均厚度約為200微米的外延片，制造成本高昂，而且材料浪費(fèi)嚴(yán)重。

Twin Creeks Technologies, 開(kāi)發(fā)的Hyperion 3 生產(chǎn)系統(tǒng)，可以生產(chǎn)平均厚度為20微米的太陽(yáng)能外延片。人的頭發(fā)平均厚度是40微米，所以這些外延片厚度約為頭發(fā)的一半。

圖3：常見(jiàn)矽外延片（上）、太陽(yáng)能外延片（中）和Hyperion 3 制造的外延片（下）厚度比較。（照片提供：Twin Creek Technologies）

Hyperion 3 專(zhuān)利技術(shù)能將太陽(yáng)能外延片的厚度不可思議地變薄，制造出超薄太陽(yáng)能外延片，厚度僅僅是傳統(tǒng)外延片厚度的十分之一，從而讓太陽(yáng)能廠(chǎng)商的生產(chǎn)成本降低一半，為使用更少材料制造工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的太陽(yáng)能電池和組件的提供了機(jī)會(huì)。

質(zhì)子誘發(fā)頁(yè)狀剝離：改進(jìn)生產(chǎn)工藝

Hyperion生產(chǎn)設(shè)備基于一種叫做質(zhì)子誘發(fā)頁(yè)狀剝離（PIE）的現(xiàn)象。這一技術(shù)將高能質(zhì)子（氫離子）嵌入基板來(lái)切割外延片，除了矽還可以使用其它材料作為基板。

高能質(zhì)子被高壓電源轟入矽基板深處，加熱時(shí)，能夠分離一層均勻輕薄的矽層。然后通過(guò)處理就可以切割出太陽(yáng)能電池矽外延片。

由于外延片的超薄特性，Twin Creek technologies的這項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)可用一個(gè)矽基板制造出十個(gè)太陽(yáng)能電池。

圖4 PIE 技術(shù)的兩段流程。第一階段，高能質(zhì)子嵌入基板；第二階段，熱處理分離薄片層，然后解理。余下的基板重復(fù)重用。（照片提供：Twin Creeks Technologies）

Hyperion 3 在太陽(yáng)能電池/組件生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)

由于Hyperion  3生產(chǎn)的矽外延片只有20微米厚，原材料的減少立刻可以降低生產(chǎn)成本，從而在矽價(jià)格的每日波動(dòng)中更好保護(hù)廠(chǎng)商利益，因?yàn)槲亲畎嘿F的太陽(yáng)能電池原料。另外，Hyperion 3的使用也讓鋸子和熔爐沒(méi)有用武之地，進(jìn)一步削減了生產(chǎn)成本。

當(dāng)前太陽(yáng)能電池生產(chǎn)價(jià)格為0.8美元Wp，而有了Hyperion 3，可降到0.4美元Wp。由于市場(chǎng)均價(jià)約為0.97美元Wp， 高效的Hyperion 3 能夠讓廠(chǎng)商利潤(rùn)增長(zhǎng)而不受到生產(chǎn)質(zhì)量或價(jià)格的影響。

通常而言，超薄矽晶太陽(yáng)能電池破損率較高。但是這些太陽(yáng)能電池柔性超乎想像，足以媲美二代太陽(yáng)能電池。因此，太陽(yáng)能電池/組件成品中所需的其他元件數(shù)量也能大量減少，如價(jià)格不菲的銀膠。

Hyperion 3一大益處是電能轉(zhuǎn)換效率提高。傳統(tǒng)矽晶太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率約為20%，組件轉(zhuǎn)換率約為15%。同時(shí)兼具柔性一代太陽(yáng)能電池的效能和二代電池的特性，這一可能將令人興奮不已。

另外則是交叉應(yīng)用。Hyperion 3 適用于矽材料，但這一工藝同樣也能用于其他任何基板。太陽(yáng)能電池技術(shù)的研究已經(jīng)演化到第三第四代，Hyperion 3 也可以輕松生產(chǎn)這些新世代的電池。

Hyperion 3 的未來(lái)前景

Twin Creeks Technologies 開(kāi)發(fā)的Hyperion 3 為太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入第二次快速擴(kuò)張?zhí)峁┝讼鄳?yīng)設(shè)備。它生產(chǎn)的超薄太陽(yáng)能電池只需做出一點(diǎn)必要更動(dòng)（增加背觸點(diǎn)，然后封裝）就能夠安裝使用。由于該公司是家資產(chǎn)設(shè)備公司，所有的太陽(yáng)能電池和組件廠(chǎng)家都會(huì)發(fā)現(xiàn)該設(shè)備有利于提高現(xiàn)有產(chǎn)能。

亞洲太陽(yáng)能電池大廠(chǎng)眾多，在尋求降低制造成本并維持產(chǎn)量之際，這一優(yōu)勢(shì)新技術(shù)必將讓眾廠(chǎng)家如昱晶能源、新日光、尚德、茂迪和臺(tái)積電等感到物有所值。

憑借降低成本和維持高效能，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)能夠進(jìn)一步擴(kuò)張，讓日照豐富的國(guó)家將太陽(yáng)能作為能源結(jié)構(gòu)的重要部分。從而減少對(duì)污染環(huán)境的有限化石燃料的依賴(lài)，加快向清潔能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型?？偠灾琀yperion 3 可以降低生產(chǎn)成本，提高太陽(yáng)能電池和組件效能，向人們預(yù)示著一個(gè)陽(yáng)光燦爛的未來(lái)。