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<p>机械工程助理教授Tonio Buonassisi一组研究人员相信他们已经开发出一种更有效的制造硅太阳能电池的方法使用免费的在线工具“Impurities to Efficiency”(称为I2E),研究人员可以插入其替代制造的描述策略并获得几乎即时的反馈,了解太阳能电池的效率如何制造硅太阳能电池,首先是一片高度纯化的硅晶体,然后通过几个阶段进行处理,包括逐步加热和冷却但是要找出权衡取舍参与选择起始硅晶片的纯度水平 - 然后通过几个步骤确切地加热它的速度,速度,持续时间等等 - 在很大程度上是一个试验和错误的问题,由直觉引导和经验现在,麻省理工学院的研究人员认为他们找到了一种更好的方法一种称为“效率杂质”的在线工具(称为I2E) nies或研究人员探索替代制造策略以插入其计划材料和处理步骤的描述在大约一分钟的模拟之后,I2E给出了太阳能电池在将阳光转换为电能方面的确切效率的指示</p><p>确定太阳能的一个关键因素电池效率是硅中铁颗粒的大小和分布:尽管太阳能电池中使用的硅已经被净化到999999%的水平,但是剩余的微量铁会形成阻碍电子流动的障碍但是它不仅仅是重要的总量;它是铁颗粒的确切分布和大小,这是难以预测和难以测量的事项研究生David Fenning是I2E背后的麻省理工学院团队的一员,他比较了铁原子对太阳能电池中电子流动的影响对一个城市中的一群抗议者:如果他们聚集在一个交叉路口,他们可能会在那个时候阻挡交通,但是汽车仍然可以找到方向并且几乎没有中断“但是如果每个交叉路口中间有一个人,整个城市可以关闭,“他说,尽管机械工程助理教授Tonio Buonassisi领导的团队人数相同,包括Fenning,研究生Douglas Powell以及西班牙技术大学太阳能研究所的合作者马德里找到了一种方法来使用基本物理学和详细的计算机模拟来准确预测铁晶原子和颗粒在晶圆制造过程中的表现然后,他们使用了一种高度专业化的测量工具 - 来自阿贡国家实验室的同步加速器的X射线束 - 通过揭示晶圆中颗粒的实际分布来确认他们的模拟“高温处理重新分配金属,”Buonassisi解释说使用这些先进的设备,该团队在处理后的初始和再次测量晶圆中铁的分布,并将其与计算机模拟的预测进行比较免费,I2E网站自7月以来一直在线,用户已经进行了大约2,000次模拟有关该系统如何运作的细节以及工业影响的例子将很快在行业杂志Photovoltaics International的一篇论文中报道</p><p>支持该研究的美国能源部也报告了新工具在一个将在该机构的博客上发布的条目已经,鲍威尔说,I2E已被“resea”使用rch来自世界各地“通过使用该工具,一家名为Varian Semiconductor Equipment Associates(最近被Applied Materials收购)的公司,生产太阳能电池的设备,能够微调他们销售的其中一个炉子</p><p>用于生产太阳能电池硅晶片的设备比原来快5倍,即使在略微提高生产电池的整体效率的同时,公司“开始的过程相当长”,Buonassisi说他们最初找到了一种加速的方法它起来了,但是在性能上做出了太大的牺牲最终,他说,使用I2E,“我们想出了一个比原来快5倍的过程,同时表现同样出色“如果没有这个工具,就会有太多可能的变化进行测试,所以人们最终会从少数选择中选择最佳选择但是对于I2E,Buonassisi说,”你可以寻找全球最佳“ - 也就是说,最好的针对一系列要求的可能解决方案“我们可以真正加快创新过程,”他说,瓦里安的经理拉塞尔·洛(Russell Low)表示,“我会认为这项工作是在麻省理工学院成为领先者 - 将计算物理学与高分辨率实验相结合鉴于硅仍然是生产太阳能电池的主要成本组成部分,任何能够利用[更便宜的材料] ......的技术都是一项重大成就“Fenning说公司通常“无力承担这些大型实验”需要为特定应用找出最佳工艺</p><p>在加工过程中晶圆内部的物理特性很复杂,他说:有许多竞争机制可以清楚地了解正在发生的事情,“这就是为什么开发模拟是一个漫长而复杂的过程现在模拟工具可用,Fenning说,它有助于制造商平衡产品质量与生产时间因为起始材料的供应有很多变化,他说,“这是一个不断变化的问题,这才是让它变得有趣”来源:David L Chandler,麻省理工学院新闻办公室图片: