211service.com
Et skarpere fokus for solcelleanlæg
Fokuser nok sollys på et ark papir, og du kan tænde et bål. Fokuser det samme sollys på en solcelle, og du kan generere masser af elektricitet. Denne strategi for at øge effektiviteten af solenergi er, som Palo Alto, CA-baseret opstart SolFocus demonstrerede i sidste uge, en af de hotteste trends inden for alternativ energi. SolFocus, som har sikret 25 millioner dollars i venturekapitalfinansiering for at fremskynde udviklingen af sin solcellekoncentrator, anvender spejle til at fokusere sollys 500 gange på højeffektive solceller.
SolFocus's anden generation af solpaneler reducerer omkostningerne ved at reducere mængden af solcellemateriale, der er nødvendig. De anvender kvartstore spejle, der fokuserer sollys på solcellepunkter på kun en kvadrat millimeter. (Kilde: SolFocus)
Koncentratorteknologi til at øge produktionen af solenergi er ikke ny. Men takket være højeffektive solceller og nye fremstillingsteknikker, der skaber bedre solceller, linser og spejle, leverer solcelleanlæg med koncentrator mere strøm til lavere omkostninger.
Samtidig overgår den tocifrede vækst i efterspørgslen efter solenergisystemer producenternes evne til at holde trit, givet en stram forsyning af silicium til konventionelle solceller og de høje omkostninger ved det udstyr, der er nødvendigt for at producere dem (se Stor- Vægt, billig solenergi).
Teknologien har potentiale til at sænke omkostningerne, fordi den bruger en brøkdel af de halvledende materialer, der omdanner lys til strøm i solcelleanlæg. Det meste af omkostningerne ligger i linserne eller spejlene til at fokusere lyset og sporingsudstyret for at holde enheden rettet mod solen - elementer, der er mere modtagelige for stordriftsfordele end siliciumproduktion. Da jeg kom fra halvlederindustrien, vidste jeg, at vi aldrig kunne opskalere mængden af silicium, vi ville have brug for for at gøre et materialeindhug i verdens energiefterspørgsel, siger medstifter og administrerende direktør Gary Conley.
SolFocus’ design bruger for eksempel en tusindedel så meget halvledermateriale pr. produceret watt som en konventionel fotovoltaisk siliciumcelle. Teknologien bruger sammensatte solceller såsom germanium og galliumarsenid, der oprindeligt er designet til brug i satellitter, som kan fange op til 40 procent af den solenergi, der rammer dem - mere end dobbelt så effektivt som avancerede siliciumceller.
Men hovedparten af materialereduktionen kommer fra koncentratoren, som Conley siger ligner forlygten i de fleste moderne biler. Sæt cellen, hvor pæren er, og du har vores design, siger Conley. Spejle er nøglen: et primært spejl, der fokuserer sollys på et mindre spejl, der er placeret ovenover, som igen fokuserer lyset på solcellen.
SolFocus' nuværende, første generations design støber en række af 635 kvadratcentimeter store spejle til en glasplade. Sekundære spejle, der er fastgjort over dem, reflekterer lyset gennem huller i pladen på en-centimeter-firkantede højeffektive celler nedenfor.
En anden generations design klemmer processen ind i en enkelt glasblok: lysstrålende gennem toppen af blokken reflekterer fra primære spejle formet i bundfladen, op til sekundære spejle formet i topfladen og tilbage til en millimeter kvadratisk fotovoltaiske celler sprang ind i midten af de primære spejle.
Mens siliciumsolpaneler i dag koster tæt på $3 pr. watt at producere, siger Conley, at SolFocus vil fremstille solcellesystemer til $2 pr. watt, når det åbner sit første koncentratoranlæg næste år; og han siger, at produktion i gigawatt-skala vil reducere omkostningerne pr. watt til kun 50 cent. Anden generation burde reducere omkostningerne yderligere, siger Conley, til så lavt som 32 cents per watt.
På trods af disse optimistiske påstande vil SolFocus dog have masser af konkurrence. Robert McConnell fra det amerikanske energiministerium, og en ekspert i koncentreret solcelle, siger, at SolFocus ikke kun skal bevise sin teknologi, men også udkonkurrere et voksende felt af konkurrenter. De har mindst tre dusin konkurrenter, inklusive virksomheder, der har mange flere års udvikling, siger McConnell.
Faktisk kan SolFocus’ hårdeste konkurrence komme fra verdens største solcelleproducent, Japan-baserede Sharp, som har udviklet en koncentrator, der bruger Fresnel-linser – den samme grundlæggende teknologi, der bruges til at forstærke signalstrålen i fyrtårne. Sharps system anvender en række sådanne linser i en enkelt blok af relativt billigt sprøjtestøbt plast.
DOE's McConnell siger, at den mest kritiske test for koncentratorer vil være holdbarhed. I solcelleanlæggets første udviklingsperiode i 1970'erne og 1980'erne led teknologien under en række katastrofer, beslægtet med de flyvende vinger og ødelagte gearkasser, der forvirrede vindkraftens pionerer. Svovl i luften eroderede spejle. Hagl og vind smadrede sarte linser. Støv fastklemte de sporingsenheder, der var nødvendige for at holde systemerne målrettet mod solen. Og i de værste tilfælde udgjorde beskadigede systemer alvorlig brandfare.
SolFocus' selvstændige enheder burde være mindre modtagelige for beskadigelse og sikrere end deres forgængere, hævder Conley. Ikke desto mindre retter de sig mod store feltbaserede solenergianlæg til deres første udrulninger og forlader det mere lukrative kommercielle tagterrassemarked til senere.