【影響世界的專利】太陽能（二）

太陽能

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下面介紹上一輯提到的兩個專利，這兩個專利分別被有關出版物列為：20世紀重要的發明。美國專利US4519339，發明名稱為《連續生產非晶體的太陽能電池系統》，該專利申請於1982年1月19日，並於1985年5月28日被批准。發明人是斯坦福•沃弗辛斯基（Stanford Ovshinsky）。該發明通過在不斷前行的基片上應用多個沉積腔室，採用輝光放電（等離子）技術形成不同電特性的沉積層，連續生產太陽能電池，就此可生產出整卷太陽能電池。結合圖1-1和圖1-4表示該發明系統和其產品實施例示意框圖進一步說明該專利內容。基片10是能在其上沉積非晶硅的任何材料，如金屬、玻璃或聚合物，可以是片塊狀也可以是薄膜狀的，以薄膜的為例，它由諸如卷筒的傳動機構所載並連續提供，在打孔工序，穿孔器12引導基片前行，它沿著基片兩邊緣打上穿孔鏈輪齒孔，此孔也是后續工序的縱向定位標記。當基片為金屬材料時，下一步進入陽極化鍍覆工序，若是鋁箔，經過陽極化電鍍槽14在該基片上形成氧化鋁絕緣層16﹔若基片10是不鏽鋼的，則要沉積SiO2，Si3N4等類似物絕緣層﹔當基片是諸如聚合物薄膜等絕緣材料時，該工序可省去。下一步基片進入放置底部接觸點工序，在該工序使用傳統的氣相沉積、濺射或絲網印刷法等工藝而形成接觸點設備22在絕緣層上形成一系列如圖1-4所示的底部接觸點18和20。在半導體沉積工序中，經過前工序的基片10通過沉積室24、26和28，該三個沉積室由相應的供電裝置向電極供電，並通入不同反應氣體，沉積室之間氣體相互隔絕以免氣體相互作用，沉積室設有進氣口和排出口使用真空泵之類的設備使進入和排出的氣體流量均衡﹔經過輝光發射產生等離子體，在等離子體中，過程作用氣體一般是氫-氟化硅氣體混合物，包括不同的氟化硅，如SiF4、SiF3、SiF2、SiF，以及SiHF、SiHF2、SiHF3等，加上公知的摻雜成分﹔使不同導電型半導體材料沉積，從而依次在基片上形成P型、本征、N型半導體層（PIN結構），如圖4-1中所示，P型摻雜非晶硅層42、本征型非晶硅層44和N型摻雜非晶硅層46。再下一個是設置頂部接觸點和防反射涂層工序，經前工序基片10上採用類似前面所述工藝設置頂部接觸點，參見圖1-4頂部接觸層30，它的材料一般為透光的導電材料，如氧化銦錫、氧化錫或氧化銦，經上一系列工序后，就形成了電池，這樣形成的電池可以相互電絕緣，也可以相互並聯或串聯，例如圖1-4所示通過在該工序中附加沉積金屬連接31將相鄰兩個電池形成串聯狀況﹔如有必要可涂覆防反射層，防止能量反射掉。該涂層材料可以是硫化鋅、氧化鋯、氮化硅或氧化鈦等。最后是層壓工序，在經過前面一系列工序后已在基片10上形成薄膜太陽能電池，上、下各壓上一層透明保護膜，如圖1-1和1-4所示保護層38、40。另外，據有關報道，上述系統所生產的太陽能電池卷已於1992年安裝在美國加州DAVIS附近形成薄膜太陽能電池陣，能產生479千瓦電力。

美國專利US4848320，發明名稱為《太陽能爐》。該專利申請於1987年9月11日，並於1989年7月18日被批准。發明人是托馬斯•J•伯恩斯（Thomas J. Burns）和辛西婭•L•伯恩斯（Cynthia L. Burns）。該發明公開了一種可拆卸便攜式太陽爐。參見圖2，該太陽爐10包括：一個具有內烹調室14和開口端16的爐腔12。該開口端16安裝有可繞軸26打開的諸如煙色的玻璃制成的爐門26，爐門上裝有把手鈕28方便爐門開閉，內烹調室14的內側涂有平的黑色涂層便於太陽能轉變為熱能，內烹調室14內還裝有放置烹調器皿的托盤烹調架164，該架兩臂通過樞軸與內烹調室14兩側上端中心可轉動相連，以便內烹調室14位置調整時，保持上述架164的底板166始終保持水平位置﹔一個由諸如鋁管之類的管狀元件構成的支座框架組合件18。該組合件18是兩類似五邊形相同的邊框116和114與兩橫杆122、124垂直相連接成架，爐腔12上開口邊緣中心通過一對銷軸134，分別與支座框架組合件18的邊框116和114頂部相連，該對對稱銷軸134同時也作為爐腔跟蹤太陽一定角度內繞中心線20可調的樞軸，這樣的角度調整是通過在邊框116底邊的連杆機構150、152和手動操作手柄158與爐腔12底部棘齒條機構連動實現的﹔以及一個可拆卸、可折疊的反光器組件30。該組件由諸如鋁板之類反光材料構成的前、后、左、右四塊外形尺寸一樣的側板組成的，為折疊左右兩塊側板中間分別由鉸鏈60相連，4塊之間分別由鉸鏈48相連，這樣的結構使反光器組件30，在爐子不使用或運轉過程中可卸下折疊成疊片狀﹔在太陽爐10使用時將該組件30打開，並插入爐膛12開口邊夾縫處，鉸鏈48連接側的44、46兩邊形成角度，使更多太陽光反射到爐內轉換成內烹調室內的熱能。

全世界太陽能利用正在蓬勃發展，尤其是日本地震海嘯導致重大核事故，人們更關注太陽能的利用。我國2006年12月28日通過並發布了《中華人民共和國再生能源法》，2009年12月26日通過並發布了《中華人民共和國可再生能源法修正案》﹔我國已承諾到2020年非化石能源佔15%的目標﹔國務院也已把太陽能利用、太陽能裝備制造業作為國家戰略性新型產業發展規劃的重要內容之一﹔2009年3月23日財政部制定公布了《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》。近幾年，我國太陽能產業發展快於其他國家。綜合有關報道，2003年，全世界太陽能電池共生產573兆瓦，而其中日本和德國佔了60%﹔2010年我國太陽光伏組件生產已達10吉瓦，中國光伏電池佔全世界60%的市場份額。我國太陽能光電、光熱產業涉及企業約5000家，從業人員超百萬，已經形成一個大產業群。

（陳仲華）

發明人：斯坦福•沃弗辛斯基

Stanford Ovshinsky，美國著名科學家、發明家，生於1922年11月24日，被譽為“太陽能光伏之父”。 目前擁有近400項專利，最著名的發明包括薄膜光電、太陽能電池板、光電制造器、鎳氫電池和能夠在汽車中安全儲氫的固體氫燃料儲存技術等。