211service.com
Att stapla celler kan göra solenergi lika billig som naturgas
När experter pratar om framtida solceller tar de oftast upp exotiska material och fysiska fenomen. På kort sikt kan dock ett mycket enklare tillvägagångssätt – att stapla olika halvledande material som samlar olika frekvenser av ljus – ge nästan lika mycket av en ökning av effektiviteten som någon radikal ny design. Och en ny tillverkningsteknik kan snart göra detta tillvägagångssätt praktiskt.
Solfångare : En rad linser tillverkade av Semprius fokuserar ljus på 132 000 små solceller.
Uppstarten Alltid , baserat i Durham, North Carolina, säger att det kan producera mycket effektiva staplade solceller snabbt och billigt, vilket öppnar dörren till effektivitetsvinster så höga som 50 procent. (Konventionella solceller omvandlar mindre än 25 procent av energin i solljus till elektricitet.)
Semprius har kommit med tre nyckelinnovationer: ett billigt, snabbt sätt att stapla celler, ett proprietärt sätt att elektriskt koppla ihop celler och en ny typ av lim för att hålla ihop cellerna. I sin design använder Semprius små individuella solceller, var och en mindre än en millimeter i diameter. Det minskar kostnaderna för kylning och bidrar också till att förbättra effektiviteten.
Det konventionella sättet att stapla halvledare är att odla lager ovanpå varandra. Men inte alla halvledare kan kombineras på detta sätt, eftersom deras kristallina struktur inte tillåter det (se Adaptivt material kan halvera kostnaden för solenergi). Semprius odlar halvledarmaterial på konventionellt sätt men staplar också flera olika kombinationer, vilket resulterar i en solpanel som kan fånga upp mer energi från solljus.
Solar torn : En staplad solcell tillverkad av Semprius.
Semprius har demonstrerat celler gjorda av tre halvledarmaterial staplade ovanpå en fjärde solcell som inte skulle ha varit kompatibla annars. Den har gjort två versioner av enheten i år, en med en verkningsgrad på 43,9 procent och den andra, med lite olika material, med en verkningsgrad på 44,1 procent.
Utöver att vara snabb och exakt gör tillvägagångssättet det också möjligt att återanvända de dyra kristallina wafers som multijunction solceller odlas på. Så småningom hoppas företaget kunna stapla två multijunction-enheter, för totalt fem eller sex halvledare med en mycket hög prestanda, över 50 procent effektivitet, säger Scott Burroughs , vice vd för teknik på Semprius. Han säger att företaget hoppas kunna uppnå detta inom tre till fem år.
En hake är att cellerna blir dyrare än konventionella. Sarah Kurtz , en huvudforskare vid National Renewable Energy Laboratory, säger att kostnaderna inte kommer att sjunka förrän produktionen sker i stor skala.
Med stordriftsfördelar kan dock sådana celler förbättra ekonomin för solenergi. På en skala på 80 till 100 megawatt per år av tillverkningskapacitet skulle en cell med 50 procents effektivitet göra det möjligt att nå kostnader på mindre än fem cent per kilowattimme, säger Burroughs. U.S. Energy Information Administration uppskattar att nya naturgaskraftverk kommer att producera el till 6,4 cent per kilowattimme.