Стоимость серийных батарей можно снизить до 0.40$ за ватт, тогда как у самых дешёвых сегодняшних образцов около 0.80$  – это обещание стартапа, представившего перспективную технологию обработки кремния.

Калифорнийская компания Twin Creeks Technologies объявила о внедрении на своём заводе солнечных батарей, расположенном в штате Миссисипи, технологии изготовления ультратонких пластин монокристаллического кремния.

Справедливости ради, следует сказать, что этот метод был предложен несколько лет назад, но заслуга Twin Creeks заключается в разработке и создании промышленного оборудования, способного реализовать эту идею при серийном выпуске солнечных батарей.

Цель новшества заключается в радикальном (до 90%) сокращении расхода кремния на квадратный метр панели при сохранении высокого КПД устройства. Ведь при производстве СБ большие денежные затраты во многом обусловлены самим чистым кремнием и всеми технологическими цепочками, которые он проходит, пока превращается в готовый фотоэлемент. При этом существует, по меньшей мере, два проблемных момента.

Первое. Батареи классической конструкции используют относительно толстый кристаллический кремний (от 100 до 300 мкм, но, обычно, 200 мкм). Во-вторых, при нарезке полупроводника на пластины возникает немало отходов (часто до половины от начальной массы).

Инженеры и ученые  уже предлагали способы отрезания сверхтонких пластин от заготовок (различные виды пил и лазеры), поскольку для работы солнечных батарей достаточно значительно более тонкого слоя материала.

Но или способы получались слишком затратными, или готовые пластины далее невозможно было приспособить к имеющимся производственным линиям – хрупкий кремний легко ломался.

А вот Twin Creeks Technologies внедрила у себя почти безотходный метод отрезания листов кремния толщиной всего в 20 мкм – в десять раз меньше обычного!

Для этой задачи она использует собственный ускоритель ионов Hyperion 3, совмещённый с большой вакуумной камерой. Аппарат бомбардирует поверхность исходной пластины ионами водорода (фактически — протонами) со строго рассчитанной энергией. Ионы проникают в толщу кремния и останавливаются на глубине 20 микрометров. Там создаётся насыщенный протонами слой.

Принцип имплантации протонов (иллюстрация Twin Creeks Technologies).

Далее облучённую заготовку быстро помещают в печь и нагревают. Ионы создают слой микроскопических пузырьков водорода. Теперь достаточно слабого механического воздействия, чтобы по этой границе от исходной пластины аккуратно откололся 20-микрометровый пласт.

Оставшийся материал запускается в новый цикл: с одной донорской пластины кристаллического кремния Twin Creeks получает 10-14 8 ультратонких заготовок.

Следующий шаг – добавление к этому кремнию достаточно тонкой металлической подложки. Она позволяет запускать листы дальше по производственной цепочке, без опасения, что будущие фотоэлементы треснут от малейшего удара.

Twin Creeks Technologies утверждает, что её процесс совместим с другими монокристаллическими материалами, например, с арсенидом галлия. Это ещё один фактор привлекательности технологии.

Компания рассчитывает не столько сама выпускать СБ по новому методу (мощности фирмы малы – до 25 мегаватт в год), сколько продавать ускорители ионов и иное необходимое в данном случае оборудование другим производителям солнечных батарей. В ближайший год американцы надеются разместить на рынке 5-10 таких комплексов.

• Экономим электроэнергию
• Ветряные электростанции