211service.com
En Xerox-maskine til supersolpaneler
Teknologigiganten, der er synonymt med fotokopierede dokumenter, har sat sigte på højeffektive solpaneler.
Forskere ved PARC, et R&D-fokuseret datterselskab af Xerox, siger, at de er ved at udvikle en ny digital printproces, der kan gøre det meget billigere at masseproducere koncentrerede solcelleanlæg. Sådanne systemer kan dramatisk øge effektiviteten af solceller ved at bruge linser til at koncentrere og fokusere sollys på små celler.
Øget effektivitet kan være en effektiv måde at nedbringe omkostningerne ved solcellemoduler, hvis pris allerede er faldet dramatisk i løbet af de sidste mange år. En stor del af omkostningerne ved konventionelle siliciumsystemer skyldes nu ting som ledninger, installation og tilladelse. Mere effektive paneler ville betyde, at vi har brug for færre af dem for at producere den samme mængde strøm - hvilket igen reducerer omkostningerne til hardware og installation. Men koncentreret solcelleteknologi har hidtil ikke formået at vinde indpas, fordi den stadig er for dyr og omfangsrig til at konkurrere med konventionelle siliciumsolpaneler.
PARC håber at gøre teknologien mere konkurrencedygtig ved at formindske komponenterne og designe en ny fladskærmsformfaktor og ved at udvikle en relativt billig fremstillingsproces. Den nye proces vil bygge på en større indsats fra PARC-forskere for at opfinde en ny type printer, der præcist kan afsætte blæk lavet af bittesmå halvlederchips, kaldet chiplets, ved at bruge monteringsprincipper svarende til dem bag Xerox fotokopimaskiner.
Indtil videre har de kun demonstreret evnen til at lave små enheder ved at forbinde nogle få printede chiplets. Men i sidste ende kunne teknikken tillade folk at designe og udskrive meget store arrangementer af små elektriske og optiske komponenter svarende til den måde, de ville designe og printe et dokument på ved hjælp af en Xerox-printer, siger PARC-forskerne. De siger, at dette skulle gøre det muligt at udvikle en ny klasse af elektroniske enheder lavet af trykte arrangementer af forskellige slags chiplets.
Den første rigtige anvendelse kunne være en ny slags solenergisystem. I august vandt PARC-gruppen sammen med samarbejdspartnere ved Sandia National Laboratories et tilskud fra ARPA-E til at anvende den innovative printproces til at bygge mikroskala-arrays af fotovoltaiske celler på et fladt panel, og gruppen har tre år til at gøre det ( se DOE Forsøg på Jump-Start Concentrated Solar ).
I de senere år har ingeniører udviklet måder at formindske de komponenter, der er nødvendige for at koncentrere og fokusere sollys ned til millimeterskalaen. Forskere ved Sandia National Laboratories har udviklet solceller i mikroskala, der kan parres med de koncentrerende elementer i et fladskærmsdesign. Men jo mindre komponenterne er, jo flere enkeltdele skal der samles til et givet område, og de skal arrangeres med ekstrem præcision, siger Patrick Maeda , hovedingeniør hos PARC.
Den eksisterende metode til at gøre dette, som er afhængig af et automatiseret system, der opfanger individuelle komponenter og placerer dem på målsteder, er alt for dyr til at nå ARPA-Es ambitiøse omkostningsmål, siger Maeda. PARC-forskerne siger, at den nye udskrivningstilgang kan føre til en højhastighedsfremstillingsproces, der er størrelsesordener billigere til at bygge disse mikroskalasystemer over store områder.
Den store udfordring nu er at designe og bygge et system med hundredvis af chiplets koblet sammen, siger Eugene Chow , en PARC-hovedforsker. Om tre år skal koncernen levere en elektrisk funktionel række af solcelle-chiplets. Et sådant bagplan kan derefter kombineres med optiske miniaturekomponenter, der kan fremstilles ved hjælp af metoder, der almindeligvis anvendes til fremstilling af optiske film med stort område, der anvendes i fladskærme.
ARPA-E-finansieringen har skubbet gruppen til at blive mere seriøs omkring industrielle applikationer til chiplet-udskrivningsprocessen, siger Chow. Men vi har stadig lang vej igen.