211service.com
Billigare högeffektiva solpaneler
Kinesisk tillverkare av solpaneler Suntech Power har utvecklat en ny process för att tillverka kiselskivor för solceller som kan sänka kostnaden för solenergi med 10 till 20 procent.
Solkristaller: En ny solpanel från Suntech innehåller celler tillverkade med en ny gjutningsprocess för kisel-wafer. Cellerna – de mindre kvadraterna inuti panelen – är till hälften monokristallina (de mörka områdena i cellerna) och hälften multikristallina (de brokiga områdena).
De mest effektiva kiselsolcellerna använder wafers som består av en enda kristall av kisel. När de tillverkas med den nya processen kostar dessa högkvalitativa monokristallina wafers ungefär lika mycket som multikristallina wafers av lägre kvalitet, eller potentiellt hälften så mycket som monokristallina wafers tillverkade med konventionella processer. (Wafers kostnad är bara en del av kostnaden för solenergi, varför en process som kan kosta hälften så mycket bara minskar den totala kostnaden med 10 till 20 procent.)
Idén bakom processen patenterades för mer än 20 år sedan men utvecklades aldrig kommersiellt av patentägarna. Patenten gick ut för ungefär tre år sedan och flera företag – JA Solar, LDK Solar och Renesola, förutom Suntech – meddelade nyligen att de hade lyckats få processen att fungera.
Stuart Wenham, Suntechs CTO, beskrev framsteg vid en solkonferens denna vecka i Seattle, och sa att företaget redan har börjat sälja solpaneler tillverkade med hjälp av processen.
Den här nyheten kan innebära problem för företag i USA och på andra håll som hoppas kunna kommersialisera ny tunnfilmssolteknik. I teorin är tunnfilmsteknik billigare per watt än kiselteknik. Men dess tillverkare har haft svårt att konkurrera med kinesiska tillverkare av konventionella kiselsolpaneler, som stadigt har sänkt kostnaderna dels genom att förbättra tillverkningsteknikerna och dels för att statligt stöd har gjort det möjligt för dem att skala upp produktionen snabbt.
Att göra högkvalitativa monokristallina wafers innebär vanligtvis att kisel värms upp till över 1 400 ° C (högre än dess smältpunkt) och sedan doppa en frökristall i smältan. Ett göt från vilket wafers kommer att skäras bildas genom att gradvis dra fröet uppåt när kislet kristalliseras runt det. Detta sker under loppet av en till två dagar, under vilken tid poolen av kisel måste hållas varm - vilket tar mycket energi. Både energiförbrukningen och den långsamma produktionstakten gör processen dyr. Att tillverka multikristallina göt är snabbare och mindre energikrävande – kislet smälts och kyls sedan. Det finns inget behov av att hålla kislet varmt, vilket sparar energi, men celler tillverkade av dessa material är mycket mindre effektiva.
Suntech har utvecklat ett sätt att bilda monokristallint material med hjälp av en modifierad version av den multikristallina processen.
Den använder frökristaller, men istället för att gradvis dras ut ur kislet (som med den konventionella monokristallina processen), är de arrangerade i botten av en degel och helt täckta med smält kisel. Därefter extraheras värme genom botten av degeln, vilket säkerställer att kristalliseringen börjar vid botten, där fröna finns.
Detta är i huvudsak den process som patenterades för decennier sedan. Förfining Suntech har hjälpt till att övervinna en av de största utmaningarna som processen ger: det smälta kiseln i kontakt med kanterna på behållaren bildar sina egna frön, och som ett resultat är den slutliga kiselskivan monokristallin på insidan och multikristallin mot utanför.
Suntech kom på hur man kan hålla det multikristallina området till ett minimum: det resulterande götet är 70 procent monokristallint. Rena monokristallina wafers görs från mitten av götet. Materialet på kanterna, som är hälften monokristallint och hälften multikristallint, används också. Celler gjorda av detta visar sig vara cirka 10 procent effektivare än vanliga multikristallina celler, vilket är nästan lika effektivt som rena monokristallina celler.
Wenham säger att processen kan använda befintlig utrustning för bearbetning av wafer, så att den snabbt kan skalas upp. Processen kan vara en stor förändring av solceller, eftersom den erbjuder mycket högre prestanda till lägre kostnader, säger han.
Wenham säger att Suntech förväntar sig att mycket av branschen kommer att anta liknande teknik under de kommande två åren. Eftersom grundprincipen inte längre är patenterad har många företag kunnat utveckla sina egna versioner av den. Han säger att Suntech letar efter patent på teknologier relaterade till att använda de nya materialen för att tillverka solpaneler.