First Solar作為全球光伏行業的龍頭企業,是一個及其有趣的現象。它獨辟蹊徑,采用和大多數太陽能公司不同的光伏材料并且一路堅持了20多年,卻以一個技術少數派的身份在行業中一枝獨秀,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,產品發展的歷史,從一個側面來探尋其內在原因
1980年初退休的Harold僅僅60出頭,這對一個精力旺盛充滿智慧的發明家和企業家來說并不是一件令人特別高興的事情。他一直追尋著自己發展玻璃工業的夢想。在工業建筑和汽車行業之后,他一直在尋找下一個玻璃革命的應用。 這個時候的美國已經發生了翻天覆地的變化。能源危機的步步緊逼已經深入美國人民的觀念之中。油價一再的飆升,電力行業的不景氣讓太陽能發電的研究越來越熱。西海岸斯坦福大學的GeraldPearson作為第一批先驅者,提出基于半導體光生伏打效應收集電流獲取電能的系列理論引起了Harold極大的興趣。他先后拜訪了美國最前沿的光伏研究中心:斯坦福大學和科羅拉多的新能源研究中心(NREL),有一件事情讓他特別印象深刻:光伏電池是一層半導體夾在兩塊玻璃之間。玻璃的重量占整個終端產品的95%以上。 這時候他有了一個奇妙的想法:光伏產品本質上就是玻璃產品的延伸。這對Harold來說是一個驚天的發現。長期工作在工程開發第一線的他有著GeraldPearson和Bob Swanson不具備的敏銳直覺:如果能將夾在玻璃中間的硅片的生產工藝簡化成一層薄膜,那制造成本將指數降低(誰也比不過浮法玻璃的成本),光伏發電成本很快就會低于火電。 這一想法在當時并未受到主流學界的重視。Gerald那個時候已經是行業的泰山北斗,統領光伏行業各大門派。作為一個標準的半導體人,他認為光伏組件本質是一塊半導體,玻璃和封膠只是保護半導體的封裝結構而已。而Harold看來,他過去20年做的玻璃,不是鍍增透膜就是鍍反射膜,光伏組件只是鍍了吸光膜的玻璃而已。事后的發展證明,Harold的觀點更為貼切。因為半導體產品基本都放置在室內應用,而玻璃才需要在戶外風吹雨淋,以做玻璃產品為出發點做太陽能產品似乎更為貼切。 在美國國家新能源實驗室(NREL),Haroldlicense了他們研究最成熟的薄膜硅技術,融資1千2百萬美金成立了GlassTechSolar公司。然而Gerald對基于薄膜不定型硅的PN結結構的評價一針見血:danglingbonds導致缺陷態太多,大大影響了光電轉換效率,Harold本身對半導體器件工作原理又不太了解,以至于公司成立了幾年,連一片像樣的樣品都做不出來。 然而,這個世界上,任何努力都不是白費的,哪怕是失敗也是有收獲的,Harold的收獲,就是發現了一種新的光伏材料:碲化鎘。 要說這碲化鎘并不是什么新鮮事物。早在Gerald和Shockley60年代研究各種半導體光伏材料的時候就提出,單節光伏電池要想接近Shockley-Quessier極限,最好的能帶間隙應該在1.5電子伏。經過研究,大家發現碲化鎘最接近這一數字,從60年代GE就開始研究這種材料。一直以來,由于碲化鎘n型摻雜的困難而進展緩慢。 |