211service.com
Ny produktionsteknologi kan betyde billigere solceller
En ny måde at lave tynde, ensartede belægninger udviklet på Rice University kan reducere omkostningerne ved at lave konventionelle siliciumsolceller og kunne åbne vejen for nye slags solceller, der er langt mere effektive eller billigere end konventionelle.
Solcellemaskine: Den administrerende direktør for Natcore Technology demonstrerer en prototype AR-Box, som bruger en ny væskebaseret aflejringsteknologi til at påføre antireflekterende belægninger.
Teknologien, som aflejrer belægninger i en lavtemperatur, væskebaseret proces frem for den højtemperaturgasbaserede proces, der bruges nu, kommercialiseres af Natcore Technology, en startup i Red Bank, New Jersey. Virksomheden planlægger at bruge teknologien til at erstatte et standardtrin i konventionel solcellefremstilling - ved at tilføje en antireflekterende belægning til siliciumwafere for at hjælpe dem med at absorbere mere lys. Det vil også tilbyde en mere avanceret antirefleksteknologi, kaldet sort silicium.
Samtidig udvikler Natcore mere avancerede anvendelser af processen, herunder fremstilling af solceller lavet af kulstofnanorør eller nanoskalakrystaller kaldet kvanteprikker. Sådanne solceller vil sandsynligvis tage år at kommercialisere, men kan langt overgå konventionelle solceller. Nanosolceller er blevet forsøgt før, men virksomheden mener, at dens nye produktionsteknologi kan gøre dem overkommelige.
Som en erstatning for højtemperaturprocesser på en konventionel produktionslinje kan den væskebaserede proces sænke fremstillingsomkostningerne. Natcores administrerende direktør, Charles Provini, vurderer, at udskiftning af en konventionel belægningsmaskine med en af hans firmas kunne spare en solcelleproducent for omkring 1 million dollars i elomkostninger om året.
Producenter bruger i øjeblikket ikke væskebaserede processer til antirefleksbelægninger, til dels fordi det har været svært at gøre belægningen ensartet nok til solceller. Problemet opstår fra den måde, en flydende proces typisk fungerer på. Belægningen dannes, når reaktanter i væsken interagerer med en overflade. Efterhånden som reaktanterne er brugt op, ændres afsætningshastighederne, hvilket resulterer i variationer i belægningens tykkelse. Forskere ved Rice adresserede dette problem ved at udvikle et system til kontinuerlig genopfyldning af reaktanterne, mens de også nøje overvågede tykkelsen af filmene.
Et af Natcores avancerede nanosolcelledesign involverer aflejring af lag af kvanteprikker på en siliciumsolcelle. Kvanteprikkerne er designet til at absorbere farver, som silicium ikke gør, hvilket potentielt fordobler solcellernes effektivitet. Dette har været prøvet før, men at danne et lag af kvanteprikker har krævet dyr forarbejdningsteknologi, og det har vist sig vanskeligt at placere kvanteprikkerne i afstand for at undgå uønskede elektriske udladninger mellem dem. Natcore-processen er billig, og den giver et middel til at kontrollere arrangementet af kvanteprikkerne ved at belægge dem med et lag siliciumdioxid, der fungerer som en afstandsholder. Virksomheden har besluttet at starte med at belægge konventionelle siliciumsolceller for at gøre det nemmere for industrien at adoptere teknologien, men kunne i sidste ende gøre op med siliciumwafers til en helt kvanteprikbaseret solcelle, der bruger mere end én type kvante. prik for effektivt at absorbere hele området af bølgelængder i sollys.
Et andet design, som Natcore udvikler sammen med Kodak, går ud på at bruge væskeaflejringsprocessen til at belægge et netværk af kulstofnanorør med et sol-halvledermateriale for at producere tynde, fleksible solceller. Natcore siger, at solceller, der bruger dette design, kunne være omtrent lige så effektive som konventionelle siliciumsolceller, men de koster omtrent halvt så meget at lave, i høj grad fordi de kunne laves med det samme udstyr, som Kodak har brugt til at lave fotografisk film. Fordi solcellerne ville være lette og fleksible, ville de også være nemmere at installere og halvere installationsomkostningerne, vurderer Natcore.
Andrew Barron, professor i kemi og materialevidenskab ved Rice University, der udviklede væskeaflejringsteknologien, siger, at kulstofnanorørsdesignet er tættere på kommercialisering end kvanteprikken. Han siger, at forskere har lavet små prototyper af solceller - det resterende udviklingsarbejde har at gøre med at udarbejde detaljerne i fremstillingen. Kvanteprikkersolcellerne er stadig på et tidligt stadie – forskerne har kun indtil videre brugt væskeprocessen til at vise, at det er muligt at fordele kvanteprikkerne efter behov. De har ikke bygget solceller endnu.
Natcore har rejst omkring 6 millioner dollars gennem et offentligt udbud på en canadisk børs. Det har også underskrevet joint venture-aftaler med virksomheder i Kina og Italien. Virksomheden planlægger at licensere sin teknologi til andre i stedet for selv at fremstille solceller. Det er i øjeblikket ved at teste en prototypeversion af en væskeaflejringsmaskine i kommerciel skala, og Provini siger, at virksomheden har fire solcelleproducenter i kø for at købe den kommercielle version af maskinen, hvis virksomheden opfylder visse tekniske milepæle.