211service.com
Alta-enheder slår solcelle-rekord
En startup, der har arbejdet i stealth-tilstand i flere år, siger, at den har opnået en rekordsolcelleeffektivitet på 28,2 procent, hvilket nærmer sig det teoretiske maksimum på 33,5 procent. Mærket er cirka 2 procentpoint højere end en rekord, der blev sat sidste år - et stort fremskridt i en branche, der typisk måler forbedringer i tiendedele af en procent. Alta Devices, grundlagt i 2007 og baseret i Santa Clara, Californien, siger, at dets innovative teknikker egner sig til storskalaproduktion.
Forbedring af effektiviteten er afgørende, hvis solenergi skal være konkurrencedygtig med fossile brændstoffer. Forøgelse af effekten af individuelle solceller reducerer antallet af nødvendige celler pr. installation og reducerer også omkostningerne til ting som installation, ledninger og elektronik til at forbinde panelerne til nettet.
Alta Devices-forskere arbejdede med galliumarsenid for at forbedre iboende egenskaber, der gør det næsten til et ideelt solcellemateriale, siger Harry Atwater, professor i anvendt fysik ved Caltech og medstifter af virksomheden. Når en solcelle absorberer sollys, genererer noget af energien i sollys elektroner, der hurtigt udvindes fra cellen for at lave elektricitet. Hvis elektronerne ikke udvindes hurtigt nok, henfalder de og frigiver deres energi som enten varme eller lys. At miste energien som varme reducerer både spændingen og mængden af strøm, som cellen kan lave, hvilket reducerer udgangseffekten. Men hvis elektronen i stedet producerer lys, kan lyset reabsorberes af solcellen for at generere en anden elektron, hvilket giver endnu en chance for, at energien i sollys bliver til elektricitet.
I galliumarsenid producerer næsten alle elektronerne lys i stedet for varme. I de højeste kvalitetseksempler på materialet kan cyklussen af lysproduktion og reabsorption ske 100 gange pr. indkommende foton, hvilket giver en høj sandsynlighed for, at en produceret elektron til sidst vil blive udvundet for at generere elektricitet. For at opnå sin rekordhøje solcelleeffektivitet udviklede Alta Devices-forskere kemiske behandlinger for revner i materialet, som ellers har en tendens til at fange elektroner og få dem til at frigive deres energi som varme. De arbejdede også på at forbedre en overflade på bagsiden af cellen for at sikre, at fotoner, der genereres, reflekteres tilbage i materialet, og derved øger sandsynligheden for, at de vil generere elektricitet.
Det er væsentligt, at forskerne var i stand til at opnå høj effektivitet med teknikker, som Atwater siger, kunne bruges til billig fremstilling. Gallium-arsenid-solceller har været dyre at producere, fordi de er lavet af wafers af meget høj kvalitet af halvlederen, svarende til dem, der bruges i computerchips. For at reducere omkostningerne bruger Alta Devices en teknik kaldet epitaxial liftoff, hvoraf en tidlig version blev udviklet af Alta Devices medstifter Eli Yablonovitch i 1980'erne. I den nuværende version af teknikken bruges waferen som skabelon til at dyrke meget tynde lag af krystallinsk materiale til en solcelle. Disse lag frigøres derefter fra waferen med kemisk ætsning og løftes af, så waferen kan bruges igen.
Atwater siger, at virksomheden arbejder på at forbedre epitaksial liftoff og på at udvikle bedre måder at dyrke de krystallinske lag på waferen på. Den nuværende metode, kaldet kemisk dampaflejring, er for langsom til at lave billige solceller.
De højeffektive celler, Alta Devices har produceret, er små engangsenheder. Virksomhedens større solcellemoduler har lavere effektivitet - omkring 21 procent. Typisk når virksomheder skifter til højkapacitetsproduktion, falder effektiviteten med flere point. Alta Devices skal også demonstrere, at de højeffektive celler vil holde i årtier, når de udsættes for elementerne uden en væsentlig forringelse af deres ydeevne.