211service.com
Mere effektive og billigere solceller
Forbedringer til konventionel solcellefremstilling, der kan øge effektiviteten af multikrystallinske siliciumceller betydeligt og reducere omkostningerne ved solenergi med omkring 20 procent, er blevet annonceret af startup 1366 Technologies i Lexington, MA.
Lysfælde: Indkommende lys reflekteres af riller i et sølvbånd og omdirigeres langs et glasdæksel. Dette lys, som normalt går tabt, kan så absorberes af solcellen. Det rillede bånd er en af tre forbedringer, der kan sænke omkostningerne ved fremstilling af solenergi markant.
En sådan omkostningsreduktion ville gøre solenergi mere konkurrencedygtig med konventionelle elektricitetskilder. I solrige miljøer kan dette bringe omkostningerne ved solenergi ned til omkring 15 eller 16 cent per kilowatttime, siger Craig Lund, direktør for forretningsudvikling hos 1366 Technologies. Det er billigere end nogle konventionelle kilder til elektricitet, især dem, der bruges i tider med spidsbelastning.
1366 Technologies har udviklet tre processer, der kan inkorporeres i eksisterende solcelleproduktionslinjer for at forbedre celleeffektiviteten. Det har vist, at disse teknologier kan bruges til at producere multikrystallinske solceller, der er 18 procent effektive til at omdanne sollys til elektricitet. Den nuværende industristandard for sådanne solceller er 15 procent til 16 procent, ifølge Joonki Song, en partner med Photon Consulting, baseret i Boston, MA, selvom højere effektivitet er blevet rapporteret . Virksomheden har demonstreret de nye teknologier før, men kun med meget små eksperimentelle solceller i et laboratorium. Nu er det lavet solceller i fuld størrelse ved hjælp af den type udstyr, der bruges i storskalaproduktion.
Nøglen til opstartens teknologier er dog ikke den effektivitet, den er opnået, men hvor lidt den effektivitet koster. Lund fortæller, at de nye processer kun tilføjer nogle få øre pr. watt til omkostningerne ved at fremstille solceller, men denne investering fører til meget større omkostningsbesparelser i slutproduktet. Forbedring af mængden af strøm, hver solcelle genererer, sænker materialeomkostninger, produktionsomkostninger for solcellemoduler (hvor celler samles til solpaneler) og installationsomkostninger. I sidste ende, siger Lund, vil prisen på et installeret solpanel blive reduceret med 50 cent til 80 cent per watt.
Multimedier
Se en detaljeret demonstration af, hvordan man gør solceller mere effektive.
Se, hvordan solenergi har ændret sig i de sidste 30 år, og hvor den er på vej hen.
De nye processer, som blev opfundet af Emanuel Sachs, virksomhedens teknologichef og professor i maskinteknik ved MIT, øger alle mængden af lys, som solceller kan absorbere.
I en normal siliciumsolcelle skal elektroner, der genereres i siliciumet, finde vej ud af materialet for at producere en elektrisk strøm, der først rejser til det øverste lag af silicium og derefter langs dette lag til smalle sølvlinjer kaldet fingre. Fingrene leder derefter elektronerne til samleskinnerne, to eller tre fremtrædende sølvbånd, der ses på overfladen af de fleste siliciumsolceller. Disse bånd skygger for silicium under dem, hvilket reducerer mængden af lys, som cellerne kan absorbere.
Den første nye proces udviklet af 1366 Technologies producerer rillede samleskinner, der forhindrer lys i at blive reflekteret ud af et solpanel. I stedet får rillerne lys til at blive omdirigeret langs glasset på toppen af solpaneler. Det lys kan så absorberes af uskyggede områder af solcellen.
Den anden proces forbedrer cellens elektronledende fingre. Selvom disse sølvlinjer er meget smallere end samleskinnerne, er der mange flere af dem på en solcelle, og tilsammen skygger de for en betydelig del af siliciumet. Sachs udviklede en proces til at lave meget smallere linjer uden at ofre deres ledningsevne. I stedet for at bruge konventionel serigrafiteknologi involverer hans proces at ætse trug ind i overfladen af silicium og afsætte sølvpartikler i trugene. Metal tilsættes derefter til disse partikler via galvanisering for at opbygge fingrene. Truget holder linjerne smalle, men gør det muligt at stable sølvet relativt højt, hvilket bevarer ledningsevnen. Typisk skygger skinner og fingre 9 procent af en celleoverflade, siger 1366 Technologies, men med virksomhedens nye processer kan denne skygge reduceres til 2 procent. Andre har udviklet teknikker til at reducere skygge, men disse har været dyre.
Den tredje proces reducerer mængden af lys, der reflekteres fra overfladen af cellens silicium ved at strukturere dens overflade. Dette er en tilgang, der er blevet taget af andre, men tekstureringen er udført i et meget regelmæssigt mønster, der skaber mindre overfladeareal end andre tilgange. Overfladeareal er et problem i solceller, fordi elektroner ofte er fanget på overfladen af materialer, siger Sachs.
Fordi 1366 Technologies' processer kan inkorporeres i eksisterende produktionslinjer, kan de hurtigt og billigt blive adopteret af solcelleproducenter, siger Sachs. Virksomheden arbejder på yderligere at mindske bredden af sølvfingrene og forbedre tekstureringen med målet om at nå en effektivitet på 19 procent.