Koncentreret solcellestart sætter en ny effektivitetsrekord

Semprius, en startup, der laver små solceller, der er i stand til at fange koncentreret sollys uden dyre kølesystemer, annoncerede i denne uge, at de havde lavet verdens mest effektive solpanel.

Solar tracker: Denne række af solcellemoduler blev bygget af Semprius til test. Modulerne er monteret på en to-akset tracker, der holder dem rettet mod solen.

Virksomhedens solpaneler bruger bittesmå solceller lavet af galliumarsenid. Det rekordstore solcellemodul indeholder hundredvis af sådanne celler, hver omkring bredden af ​​en linje tegnet af en kuglepen, arrangeret under linser, der koncentrerer sollys 1.100 gange.

Galliumarsenid er langt bedre til at absorbere sollys end silicium, det materiale, der bruges i de fleste solceller, men det er også dyrere. Desuden, selvom koncentrerede solcellemoduler bruger mindre halvledende materiale, kræver de normalt dyr optik, kølesystemer og sporingssystemer for at holde dem rettet mod solen. Semprius’ mikroskalerede solceller er i sagens natur meget bedre til at sprede varme, hvilket gør dem billigere.

Semprius’ moduler har en anden fordel: Mens en siliciumsolcelle kun effektivt absorberer et smalt bånd af sollys, er solcellerne i dette modul lavet af tre lag galliumarsenid, der hver er modificeret til at omdanne en anden del af solspektret til elektricitet.

Test fra en tredjepart certificerede effektiviteten af ​​Semprius' solpanel til 33,9 procent, hvilket markerer første gang, et solcellemodul har været i stand til at omdanne mere end en tredjedel af det sollys, der falder på det, til elektricitet. Konventionelle siliciumsolpaneler omdanner typisk mindre end 15 procent af lyset til elektricitet, og rekorden for et siliciumsolpanel er 22,9 procent. Den tidligere rekord for ethvert solpanel var 32 procent, siger Semprius.

Engangseksperimentelle moduler har opnået højere effektivitet, men Semprius’ rekordindstillingsmodul er designet til kommerciel brug. Det blev lavet med samme type udstyr, som virksomheden installerer i en lille fabrik i Henderson, North Carolina, der forventes at åbne til sommer. Det er en god indikation af den effektivitet, vores kunder kan forvente, siger Joe Carr, Semprius’ CEO.

Semprius' proces danner titusindvis af små solceller på en enkelt wafer af galliumarsenid og bruger kemisk ætsning og et robotsystem til at overføre hvert lag til et billigt substrat. Den samme galliumarsenid wafer kan genbruges mange gange, hvilket reducerer omkostningerne. Tilgangen er baseret på en metode til at overføre små elektronik fra en wafer til andre substrater, som er udviklet af John Rogers, professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved University of Illinois i Urbana-Champaign.

Power pack: Hvert Semprius solpanel er lavet af en række af 660 linser, der fokuserer lyset på 660 små solceller.

Koncentrerede solpaneler bruger sporingssystemer til at følge solen. Disse er dyre og kan være upålidelige, og de kan ikke monteres på de fleste tage, hvilket begrænser deres anvendelse. De fungerer også kun i meget solrige områder, da overskyet himmel kan få deres effekt til at falde langt mere end med en konventionel solcelle.

Men efterhånden som omkostningerne ved sporingssystemer falder, og effektiviteten af ​​flerlagssolceller stiger, begynder koncentrerede solceller at se mere attraktive ud. Store installationer af denne type solcellemoduler har været stigende de seneste måneder.

Semprius bygger sin fabrik i et særligt vanskeligt tidspunkt for solcelleindustrien. Et overudbud og en reduktion i produktionsomkostningerne har ført til et hurtigt fald i priserne på solpaneler, hvilket gør det vanskeligt for nye virksomheder at komme ind på markedet og tvinger nogle eksisterende producenter ud af markedet.

Som reaktion på faldende priser fokuserer mange solcelleselskaber, herunder Semprius, på forbedret effektivitet. Så længe fremstilling kan holde omkostningerne nede, sænker øget effektivitet prisen pr. watt af solpaneler. Endnu vigtigere, det sænker også omkostningerne til installation og relateret udstyr, som kan tegne sig for over halvdelen af ​​omkostningerne til solenergi. Semprius læner sig også så meget som muligt af gennemprøvet produktionsteknologi, som kan gøre det nemmere at opskalere produktionen og sænke udviklingsomkostningerne.

Semprius har en anden fordel: et partnerskab med Siemens. Udover at levere direkte finansiering (Siemens har en ejerandel på 16 procent i virksomheden) giver Siemens erfaring med fremstilling og opbygning af komplette solcelleparker, og partnerskabet gør det nemmere at sikre finansiering fra banker.

Den lille fabrik, som Semprius planlægger at åbne til sommer, vil have kapacitet til at producere 30 megawatt solpaneler om året. Semprius forventer, at paneler, der produceres der, er omkostningskonkurrencedygtige for nogle applikationer, siger Carr. At øge produktionen til 100 megawatt ville reducere omkostningerne nok til, at teknologien kan konkurrere med billige solpaneler fremstillet i Kina.

I sidste ende afhænger omkostningerne pr. kilowatt-time for solenergi af en række faktorer, såsom finansieringsomkostninger, omkostningerne ved jord, lokale arbejdspriser, nærhed til transmissionsledninger og så videre. Men Carr mener, at Semprius kan generere solenergi for mindre end 10 cent per kilowatt-time, lavt nok til at få en del af forsyningsmarkedet på mange områder. Hvad mere er, siger han, at det kan gøre dette uden hjælp fra statsstøtte.

skjule