211service.com
Effektivare och billigare solceller
Förbättringar av konventionell solcellstillverkning som avsevärt kan öka effektiviteten hos multikristallina kiselceller och sänka kostnaden för solenergi med cirka 20 procent har tillkännagivits av startupen 1366 Technologies i Lexington, MA.
Ljusfälla: Inkommande ljus reflekteras av spår i ett silverband och omdirigeras längs ett glasskydd. Detta ljus, som vanligtvis går förlorat, kan sedan absorberas av solcellen. Det räfflade bandet är en av tre förbättringar som avsevärt skulle kunna sänka kostnaden för att tillverka solenergi.
En sådan kostnadsminskning skulle göra solenergi mer konkurrenskraftig med konventionella elkällor. I soliga miljöer kan detta få ner kostnaden för solenergi till cirka 15 eller 16 cent per kilowattimme, säger Craig Lund, 1366 Technologies chef för affärsutveckling. Det är billigare än vissa konventionella elkällor, särskilt de som används under tider med hög efterfrågan på el.
1366 Technologies har utvecklat tre processer som kan införlivas i befintliga solcellstillverkningslinjer för att förbättra celleffektiviteten. Det har visat att dessa teknologier kan användas för att producera multikristallina solceller som är 18 procent effektiva på att omvandla solljus till elektricitet. Den nuvarande industristandarden för sådana solceller är 15 procent till 16 procent, enligt Joonki Song, en partner med Photon Consulting, baserat i Boston, MA, även om högre effektivitet har rapporterats . Företaget har visat de nya teknologierna tidigare, men bara med mycket små experimentella solceller i ett laboratorium. Nu är det gjort solceller i full storlek med den typ av utrustning som används vid storskalig tillverkning.
Nyckeln till startupens teknologier är dock inte effektiviteten som den har uppnått, utan hur lite den effektiviteten kostar. Lund säger att de nya processerna bara lägger några cent per watt till kostnaden för att tillverka solceller, men denna investering leder till mycket större kostnadsbesparingar i slutprodukten. Att förbättra mängden ström som varje solcell genererar sänker materialkostnaderna, tillverkningskostnaderna för solcellsmoduler (där celler sätts ihop till solpaneler) och installationskostnaderna. I slutändan, säger Lund, kommer kostnaden för en installerad solpanel att minska med 50 cent till 80 cent per watt.
Multimedia
Se en detaljerad demonstration av hur man gör solceller mer effektiva.
Se hur solenergin har förändrats under de senaste 30 åren och vart den är på väg.
De nya processerna, som uppfanns av Emanuel Sachs, företagets tekniska chef och professor i maskinteknik vid MIT, ökar alla mängden ljus som solceller kan absorbera.
I en normal kiselsolcell måste elektroner som genereras i kislet ta sig ut ur materialet för att producera en elektrisk ström, som går först till det översta lagret av kisel och sedan längs detta lager till smala silverlinjer som kallas fingrar. Fingrarna leder sedan elektronerna till samlingsskenorna, två eller tre framträdande silverband som syns på ytan av de flesta kiselsolceller. Dessa band skuggar kislet under dem, vilket minskar mängden ljus som cellerna kan absorbera.
Den första nya processen utvecklad av 1366 Technologies producerar räfflade samlingsskenor som förhindrar ljus från att reflekteras ut från en solpanel. Istället gör spåren att ljuset omdirigeras längs glaset ovanpå solpaneler. Det ljuset kan sedan absorberas av oskuggade områden i solcellen.
Den andra processen förbättrar cellens elektronledande fingrar. Även om dessa silverlinjer är mycket smalare än samlingsskenorna, finns det många fler av dem på en solcell, och tillsammans skuggar de en betydande del av kislet. Sachs utvecklade en process för att göra mycket smalare linjer utan att offra deras ledningsförmåga. Istället för att använda konventionell screentrycksteknik går hans process ut på att etsa tråg i ytan av kiseln och avsätta silverpartiklar i trågen. Metall tillsätts sedan till dessa partiklar via elektroplätering för att bygga upp fingrarna. Tråget håller linjerna smala men tillåter att silvret staplas relativt högt, vilket bibehåller konduktiviteten. Vanligtvis skuggar samlingsskenor och fingrar 9 procent av en cellyta, säger 1366 Technologies, men med företagets nya processer kan denna skuggning reduceras till 2 procent. Andra har utvecklat tekniker för att minska skuggning, men dessa har varit dyra.
Den tredje processen minskar mängden ljus som reflekteras från ytan av cellens kisel genom att strukturera dess yta. Detta är ett tillvägagångssätt som har tagits av andra, men textureringen görs i ett mycket regelbundet mönster som skapar mindre yta än andra tillvägagångssätt. Ytarea är ett problem i solceller, eftersom elektroner ofta fångas på ytan av material, säger Sachs.
Eftersom 1366 Technologies processer kan införlivas i befintliga tillverkningslinjer, skulle de kunna användas av solcellstillverkare snabbt och billigt, säger Sachs. Företaget arbetar för att ytterligare minska silverfingrarnas bredd och förbättra textureringen, med målet att nå en effektivitet på 19 procent.