211service.com
Blækstråleudskrivning til billigere solceller
En forbedret proces til fremstilling af solceller kunne give producenterne mulighed for at halvere den nødvendige mængde silicium. Da silicium kan stå for omkring tre fjerdedele af prisen på konventionelle solceller, kan det sænke prisen på solenergi markant. Teknikken kan reducere mængden af andre anvendte materialer og forbedre solcellernes ydeevne.
Ren energi: En inkjet-printer til fremstilling af prototypesolceller på National Renewable Energy Laboratory er indkapslet i en handskeboks til eksperimentel kontrol. Printeren kan deponere en lang række materialer til solceller med nye niveauer af præcision.
Processen bruger inkjet print til at lave elektriske forbindelser i en solcelle, der erstatter den eksisterende screen-print proces. Fordi inkjet-metoden er mere præcis, kan den bruge mindre materiale til disse forbindelser. Også fordi printhovederne ikke kommer i kontakt med silicium, fungerer metoden med tyndere silicium wafers. Processen bruger en inkjet-printer bygget af iTi Solar , baseret i Boulder, CO, der oprindeligt var designet til udskrivning af elektronik, såsom kontakterne på berøringsskærme.
Det Nationalt laboratorium for vedvarende energi (NREL), i Golden, CO, som hjalp med at styre designet af enheden, begynder nu at producere solcelleprototyper ved hjælp af teknologien. Da inkjet-printeren kan falde ind i eksisterende solcelle-produktionslinjer, kan den bruges i kommerciel produktion inden for et år, skønner Maikel van Hest , en videnskabsmand ved NREL.
En af de første anvendelser kunne være i fremstillingen af siliciumsolceller, den mest almindelige type solcelle, der sælges i dag. Silicium absorberer lys og omdanner det til elektroner, og derefter samler en række sølvlinjer trykt på silicium disse elektroner og skaber en elektrisk strøm. Ved konventionel fremstilling trykkes disse sølvlinjer ved hjælp af silketryk. Sølvblækket, der bruges i den nye proces, er meget mere ledende end sølvpastaen, der bruges til serigrafi, og inkjet-print er mere præcist. Som et resultat kan meget tyndere linjer udskrives - 35 til 40 mikrometer brede sammenlignet med 100 til 125 mikrometer brede med serigrafi, siger van Hest. Ved at bruge mindre sølv sparer du penge. Det forbedrer også solcellens ydeevne, da de tyndere linjer skygger mindre for det aktive materiale.
Ren energi: En inkjet printer til fremstilling af prototype solceller på National Renewable Energy Laboratory.
Den største fordel, siger van Hest, er, at inkjet-print, i modsætning til siliciumprint, ikke involverer tryk på siliciumwaferen. Det gør det muligt at bruge langt tyndere vafler, siger han. I konventionelle solceller er skiverne omkring 200 mikrometer tykke. Hvis du går noget tyndere end det, vil de fleste af dem gå i stykker under fremstillingen, siger van Hest. Hvis du går til en ikke-kontakt metode, behøver du ikke bekymre dig om det. Du kan bruge celler så tynde som hundrede mikrometer, eller endda tyndere. Det betyder, at du kan spare 50 procent på omkostningerne til silicium. NREL besluttede at bruge iTi Solars printere, i modsætning til dem fra andre producenter, af to hovedårsager. Den første er systemets nøjagtighed: Printerne kan påføre blæk med en nøjagtighed på inden for 1 mikrometer, i modsætning til 10 til 15 mikrometer med andre systemer, siger van Hest. Det er også nemt at tilpasse til at arbejde med forskellige blæk og forskellige solcelleteknologier. Systemet kunne f.eks. bruges til at fremstille tyndfilmssolceller lavet af halvledere såsom kobberindiumgallium(di)selenid (CIGS), ved at anvende blæk, som NREL har udviklet.
Inkjet-udskrivning har tidligere været overvejet til fremstilling af solceller. Der var i starten meget buzz om det - for to år siden talte alle om det, siger Bruce Morgan, iTi Solars administrerende direktør. Da de praktiske resultater blev set, blev folk modløse. Han siger, at problemet var, at printhovederne ikke havde høj nok opløsning, eller at virksomhederne ikke forstod forvrængningerne i de materialer, der blev printet på. De første resultater af iTi Solar-systemet tyder på, at det har løst disse problemer. Vi har set, hvad det kan, og indtil videre er det meget imponerende, siger van Hest.
NREL-systemet er designet til kun at producere prototypeceller. Van Hest fortæller, at teknologien nemt kan skaleres op, for eksempel ved at øge antallet af printhoveder, til at lave mange celler på én gang til kommerciel produktion.