【影响世界的专利】太阳能（二）

太阳能

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下面介绍上一辑提到的两个专利，这两个专利分别被有关出版物列为：20世纪重要的发明。美国专利US4519339，发明名称为《连续生产非晶体的太阳能电池系统》，该专利申请于1982年1月19日，并于1985年5月28日被批准。发明人是斯坦福?沃弗辛斯基（Stanford Ovshinsky）。该发明通过在不断前行的基片上应用多个沉积腔室，采用辉光放电（等离子）技术形成不同电特性的沉积层，连续生产太阳能电池，就此可生产出整卷太阳能电池。结合图1-1和图1-4表示该发明系统和其产品实施例示意框图进一步说明该专利内容。基片10是能在其上沉积非晶硅的任何材料，如金属、玻璃或聚合物，可以是片块状也可以是薄膜状的，以薄膜的为例，它由诸如卷筒的传动机构所载并连续提供，在打孔工序，穿孔器12引导基片前行，它沿着基片两边缘打上穿孔链轮齿孔，此孔也是后续工序的纵向定位标记。当基片为金属材料时，下一步进入阳极化镀覆工序，若是铝箔，经过阳极化电镀槽14在该基片上形成氧化铝绝缘层16；若基片10是不锈钢的，则要沉积SiO2，Si3N4等类似物绝缘层；当基片是诸如聚合物薄膜等绝缘材料时，该工序可省去。下一步基片进入放置底部接触点工序，在该工序使用传统的气相沉积、溅射或丝网印刷法等工艺而形成接触点设备22在绝缘层上形成一系列如图1-4所示的底部接触点18和20。在半导体沉积工序中，经过前工序的基片10通过沉积室24、26和28，该三个沉积室由相应的供电装置向电极供电，并通入不同反应气体，沉积室之间气体相互隔绝以免气体相互作用，沉积室设有进气口和排出口使用真空泵之类的设备使进入和排出的气体流量均衡；经过辉光发射产生等离子体，在等离子体中，过程作用气体一般是氢-氟化硅气体混合物，包括不同的氟化硅，如SiF4、SiF3、SiF2、SiF，以及SiHF、SiHF2、SiHF3等，加上公知的掺杂成分；使不同导电型半导体材料沉积，从而依次在基片上形成P型、本征、N型半导体层（PIN结构），如图4-1中所示，P型掺杂非晶硅层42、本征型非晶硅层44和N型掺杂非晶硅层46。再下一个是设置顶部接触点和防反射涂层工序，经前工序基片10上采用类似前面所述工艺设置顶部接触点，参见图1-4顶部接触层30，它的材料一般为透光的导电材料，如氧化铟锡、氧化锡或氧化铟，经上一系列工序后，就形成了电池，这样形成的电池可以相互电绝缘，也可以相互并联或串联，例如图1-4所示通过在该工序中附加沉积金属连接31将相邻两个电池形成串联状况；如有必要可涂覆防反射层，防止能量反射掉。该涂层材料可以是硫化锌、氧化锆、氮化硅或氧化钛等。最后是层压工序，在经过前面一系列工序后已在基片10上形成薄膜太阳能电池，上、下各压上一层透明保护膜，如图1-1和1-4所示保护层38、40。另外，据有关报道，上述系统所生产的太阳能电池卷已于1992年安装在美国加州DAVIS附近形成薄膜太阳能电池阵，能产生479千瓦电力。

美国专利US4848320，发明名称为《太阳能炉》。该专利申请于1987年9月11日，并于1989年7月18日被批准。发明人是托马斯?J?伯恩斯（Thomas J. Burns）和辛西娅?L?伯恩斯（Cynthia L. Burns）。该发明公开了一种可拆卸便携式太阳炉。参见图2，该太阳炉10包括：一个具有内烹调室14和开口端16的炉腔12。该开口端16安装有可绕轴26打开的诸如烟色的玻璃制成的炉门26，炉门上装有把手钮28方便炉门开闭，内烹调室14的内侧涂有平的黑色涂层便于太阳能转变为热能，内烹调室14内还装有放置烹调器皿的托盘烹调架164，该架两臂通过枢轴与内烹调室14两侧上端中心可转动相连，以便内烹调室14位置调整时，保持上述架164的底板166始终保持水平位置；一个由诸如铝管之类的管状元件构成的支座框架组合件18。该组合件18是两类似五边形相同的边框116和114与两横杆122、124垂直相连接成架，炉腔12上开口边缘中心通过一对销轴134，分别与支座框架组合件18的边框116和114顶部相连，该对对称销轴134同时也作为炉腔跟踪太阳一定角度内绕中心线20可调的枢轴，这样的角度调整是通过在边框116底边的连杆机构150、152和手动操作手柄158与炉腔12底部棘齿条机构连动实现的；以及一个可拆卸、可折叠的反光器组件30。该组件由诸如铝板之类反光材料构成的前、后、左、右四块外形尺寸一样的侧板组成的，为折叠左右两块侧板中间分别由铰链60相连，4块之间分别由铰链48相连，这样的结构使反光器组件30，在炉子不使用或运转过程中可卸下折叠成叠片状；在太阳炉10使用时将该组件30打开，并插入炉膛12开口边夹缝处，铰链48连接侧的44、46两边形成角度，使更多太阳光反射到炉内转换成内烹调室内的热能。

全世界太阳能利用正在蓬勃发展，尤其是日本地震海啸导致重大核事故，人们更关注太阳能的利用。我国2006年12月28日通过并发布了《中华人民共和国再生能源法》，2009年12月26日通过并发布了《中华人民共和国可再生能源法修正案》；我国已承诺到2020年非化石能源占15%的目标；国务院也已把太阳能利用、太阳能装备制造业作为国家战略性新型产业发展规划的重要内容之一；2009年3月23日财政部制定公布了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》。近几年，我国太阳能产业发展快于其他国家。综合有关报道，2003年，全世界太阳能电池共生产573兆瓦，而其中日本和德国占了60%；2010年我国太阳光伏组件生产已达10吉瓦，中国光伏电池占全世界60%的市场份额。我国太阳能光电、光热产业涉及企业约5000家，从业人员超百万，已经形成一个大产业群。

（陈仲华）

发明人：斯坦福?沃弗辛斯基

Stanford Ovshinsky，美国著名科学家、发明家，生于1922年11月24日，被誉为“太阳能光伏之父”。 目前拥有近400项专利，最著名的发明包括薄膜光电、太阳能电池板、光电制造器、镍氢电池和能够在汽车中安全储氢的固体氢燃料储存技术等。