211service.com
Bläckstråleutskrift för billigare solceller
En förbättrad process för att tillverka solceller skulle kunna göra det möjligt för tillverkare att halvera mängden kisel som behövs. Eftersom kisel kan stå för ungefär tre fjärdedelar av kostnaden för konventionella solceller kan detta sänka priset på solkraft avsevärt. Tekniken kan minska mängden andra material som används och förbättra solcellsprestanda.
Ren energi: En bläckstråleskrivare för tillverkning av prototyper av solceller vid National Renewable Energy Laboratory är inkapslad i ett handskfack för experimentell kontroll. Skrivaren kan deponera ett brett utbud av material för solceller med nya nivåer av precision.
Processen använder bläckstråleutskrift för att göra elektriska anslutningar inom en solcell, som ersätter den befintliga screentryckprocessen. Eftersom bläckstrålemetoden är mer exakt kan den använda mindre material för dessa anslutningar. Dessutom, eftersom skrivhuvudena inte kommer i kontakt med kislet, fungerar metoden med tunnare kiselskivor. Processen använder en bläckstråleskrivare byggd av iTi Solar , baserat i Boulder, CO, som ursprungligen designades för att skriva ut elektronik, såsom kontakter på pekskärmar.
De Nationellt laboratorium för förnybar energi (NREL), i Golden, CO, som hjälpte till att styra designen av enheten, börjar nu producera solcellsprototyper med hjälp av tekniken. Eftersom bläckstråleskrivaren kan släppas in i befintliga solcellstillverkningslinjer kan den användas i kommersiell produktion inom ett år, uppskattningar Maikel van Hest , en forskare vid NREL.
En av de första applikationerna kan vara tillverkning av kiselsolceller, den vanligaste typen av solcell som säljs idag. Kisel absorberar ljus och omvandlar det till elektroner, och sedan samlar en rad silverlinjer tryckta på kislet dessa elektroner och skapar en elektrisk ström. Vid konventionell tillverkning trycks dessa silverlinjer med screentryck. Silverbläcket som används i den nya processen är mycket mer ledande än silverpastan som används vid screentryck, och bläckstråleutskrift är mer exakt. Som ett resultat kan mycket tunnare linjer skrivas ut – 35 till 40 mikrometer breda, jämfört med 100 till 125 mikrometer breda med screentryck, säger van Hest. Att använda mindre silver sparar pengar. Det förbättrar också solcellens prestanda eftersom de tunnare linjerna skuggar mindre av det aktiva materialet.
Ren energi: En bläckstråleskrivare för tillverkning av prototyper av solceller vid National Renewable Energy Laboratory.
Den största fördelen, säger van Hest, är att bläckstråleutskrift, till skillnad från screentryck, inte involverar att trycka på kiselskivan. Det gör det möjligt att använda betydligt tunnare wafers, säger han. I konventionella solceller är skivorna cirka 200 mikrometer tjocka. Om du går tunnare än så kommer de flesta av dem att gå sönder under tillverkningen, säger van Hest. Om du går till en icke-kontaktmetod behöver du inte oroa dig för det. Du kan använda celler så tunna som hundra mikrometer, eller till och med tunnare. Det betyder att du kan spara 50 procent på kostnaden för kisel. NREL valde att använda iTi Solars skrivare, i motsats till de från andra tillverkare, av två huvudsakliga skäl. Den första är systemets noggrannhet: skrivarna kan applicera bläck med en noggrannhet på inom 1 mikrometer, i motsats till 10 till 15 mikrometer med andra system, säger van Hest. Det är också lätt att anpassa sig till att arbeta med olika bläck och olika solcellsteknologier. Systemet skulle till exempel kunna användas för att tillverka tunnfilmssolceller gjorda av halvledare som kopparindiumgallium(di)selenid (CIGS), med bläck som NREL har utvecklat.
Bläckstråleutskrift har övervägts tidigare för solcellstillverkning. Det var från början mycket surr om det – för två år sedan pratade alla om det, säger Bruce Morgan, iTi Solars vd. När de praktiska resultaten sågs blev folk avskräckta. Han säger att problemet var att skrivhuvudena inte hade tillräckligt hög upplösning, eller att företagen inte förstod förvrängningarna i materialet som trycktes på. De första resultaten av iTi Solar-systemet tyder på att det har löst dessa problem. Vi har sett vad det kan göra, och än så länge är det väldigt imponerande, säger van Hest.
NREL-systemet är utformat för att endast producera prototypceller. Van Hest säger att tekniken enkelt kan skalas upp, till exempel genom att öka antalet skrivhuvuden, för att göra många celler samtidigt för kommersiell produktion.