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玻璃上的光芒---第一太陽能(First Solar)發(fā)展史

@坐下再說 來源:雪球財經(jīng) 編輯:admin 玻璃光芒第一太陽能FirstSolar 
First Solar作為全球光伏行業(yè)的龍頭企業(yè),是一個及其有趣的現(xiàn)象。它獨辟蹊徑,采用和大多數(shù)太陽能公司不同的光伏材料并且一路堅持了20多年,卻以一個技術(shù)少數(shù)派的身份在行業(yè)中一枝獨秀,成為過去3年唯一真正盈利的太陽能公司。本文旨在介紹其技術(shù),產(chǎn)品發(fā)展的歷史,從一個側(cè)面來探尋其內(nèi)在原因

 

  這一切在1981年得到了解決。華裔科學(xué)家田元生博士在柯達(dá)北美研究所提交了自己的專利(US4207119 A),首先提出通過近距離升華法(CSS)在透明導(dǎo)電玻璃上沉積n型硫化鎘和p型碲化鎘得到高質(zhì)量碲化鎘光伏電池。這個解決方案在器件層面如此的優(yōu)雅,一舉解決了碲化鎘n型摻雜的困難和高質(zhì)量薄膜制備的困難。并且異質(zhì)結(jié)的能級排列還可以進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率。果不其然的是,和過去大家得到的3-4%的效率不同,田博士一舉獲得10%的轉(zhuǎn)換效率。不過可惜的是,田老兄限于CSS量產(chǎn)的困難并沒有堅持下去,若干年后回中國大陸搞起了OLED。

  然而,田博士的研究激勵了更多的科學(xué)家,其中包括他的同胞,碲化鎘泰山北斗級人物朱挺教授。朱教授在南佛羅里達(dá)大學(xué)教書,是科班半導(dǎo)體出身,很快發(fā)現(xiàn)了田博士方案的美中不足:硫化鎘不透明而呈淺黃色,大大影響了轉(zhuǎn)換效率。朱教授通過減小硫化鎘厚度和優(yōu)化透明電極的方法得到了16%以上的轉(zhuǎn)換效率,至此,碲化鎘光伏電池已經(jīng)快追上傳統(tǒng)晶硅電池的性能了。

  這一切都被Harold看在了眼里,他知道他的機(jī)會來了。向朱教授和其同事經(jīng)過充分調(diào)研和學(xué)習(xí)后,他發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的CSS近距離升華工藝對研發(fā)是一個很好的工具,但是并不適合量產(chǎn),速度太慢質(zhì)量也不好控制。在玻璃上大面積快速均勻鍍膜的技術(shù)成為碲化鎘薄膜太陽能電池是否能商用化的關(guān)鍵。而這正是Harold鉆研一生的技術(shù)。

  而這時,薄膜太陽能板最關(guān)鍵的技術(shù)之一,TCO導(dǎo)電玻璃,已經(jīng)在PilkingtonGlass公司開發(fā)出了成熟的產(chǎn)品。

  于是,這個1989年鳳凰城的夏天,Harold找來了過去投資GlassTechSolar的投資人,把之前的投資資金大部分還給他們,說我要關(guān)掉這個公司,重新成立新的公司做碲化鎘光伏電池。在講完此技術(shù)的發(fā)展歷程之后,Harold成功融資1千5百萬,和好朋友JimNolan共同成立了SolarCell, Inc請來朱挺教授做高級技術(shù)顧問,專注于碲化鎘薄膜的商用化產(chǎn)品開發(fā)。

  遵循自己的設(shè)想,Harold首先專注在碲化鎘鍍膜工藝和設(shè)備開發(fā)上。CSS的限制在于材料升華沉積的速度太慢。根據(jù)自己多年經(jīng)驗,他決定使用氣體噴涂的方法,即在一個腔體內(nèi)將碲化鎘微小粉末充分混合均勻,然后通過氣體(carriergas)將其搬到基板上噴涂附著。這有一點借用噴墨打印機(jī)的原理。這樣的工藝聽起來簡單但是實現(xiàn)起來及其困難。耗費了大量的時間和精力,終于在90年代中期在手下天才工程師RickPowell的領(lǐng)導(dǎo)下開發(fā)成功,Harold管他的工藝叫氣相傳輸沉積(VTD)。

  直到90年代末,SolarCell, Inc在工藝量產(chǎn)化和薄膜質(zhì)量上已經(jīng)做到世界頂尖。Harold也拿出很多自己私人的積蓄用于公司技術(shù)研發(fā),他甚至請來了老朋友Pilkington,花巨資和PilkingtonGlass合作開發(fā)世界上最好的透明導(dǎo)電玻璃。然而,由于當(dāng)時前端工藝和封裝工藝的技術(shù)限制,公司的樣品效率始終在7%左右,在實際應(yīng)用中不具有成本上的吸引力。

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