211service.com
En startups Nanowire-bläck höjer solcellseffektiviteten
Bläck fyllt med mikroskopiska halvledare som kallas nanotrådar skulle kunna göra solenergi billigare genom att öka effektiviteten hos solpaneler med 25 procent, utan att lägga mycket kostnad för tillverkningen, säger Sol Voltaics , en startup som har samlat in 11 miljoner dollar, och som denna vecka tillkännagav sin avsikt att kommersialisera bläcket.
Nano bläck: En återgivning av nanotrådar som kan öka solcellsprestanda.
Bläcket är baserat på två framsteg från Lunds universitet i Sverige. Professor Lars Samuelson visade att nanotrådar kan förbättra effektiviteten hos solceller, och han utvecklade ett nytt sätt att tillverka nanotrådar som kunde göra dem praktiska att använda.
Att öka solcellseffektiviteten är ett av de mest effektiva sätten att minska kostnaden för solenergi, eftersom det kan sänka kostnaden per watt för solpaneler samt minska installationskostnaderna, eftersom färre solpaneler skulle behövas (se Alta Devices: Finding en sollösning).
Lund, Sverige-baserade Sol Voltaics planerar att utveckla utrustning för att producera nanotrådsbläck och sedan sälja den till befintliga tillverkare. Bläcket förväntas öka effektiviteten genom att hjälpa solceller att absorbera mer solljus.
Forskning om att tillverka nanotrådar för solceller har pågått i flera år, men tillverkning av nanotrådar har aldrig gjorts på ett ekonomiskt sätt (se Nanotrådar suger upp ljus från omkring dem och hur man fördubblar kraften hos solpaneler). Nanotrådar odlas vanligtvis på ett substrat i en batchprocess som är för dyr för storskalig produktion.
Lunds universitets team ledd av Samuelson har utvecklat en alternativ metod som gör bort substratet. Det börjar med att förånga guld för att producera nanopartiklar i aerosol, som strömmar in i en rörformad ugn tillsammans med två andra gaser. Guldet fungerar som ett frö som katalyserar en reaktion med gaserna för att bilda galliumarsenid nanotrådar. I en papper publicerad i Natur i december förra året sa Lundaforskarna att processen, som kallas aerotaxi, kan odla galliumarsenid nanotrådar 20 till 1 000 snabbare än batchdeponeringsmetoder. Genom att kontrollera temperatur och reaktionstid kan de kontrollera dimensionerna på nanotrådarna, vilket är nyckeln till att optimera deras prestanda för solceller.
Brian Korgel, professor i kemiteknik vid University of Texas, säger att aerotaxi har potential att skalas till en kontinuerlig process. Att göra stora volymer skulle övervinna en av de största tekniska utmaningarna när det gäller att skala upp gasfas nanotrådsproduktion, säger han.
I en separat tidning i Vetenskap tidigare i år visade samma forskare vid Lunds universitet att arrayer av dessa nanotrådar tillverkade med aerotaximetoden förbättrade effektiviteten hos indiumfosfidsolceller med 13,8 procent genom att fånga in mer ljus.
Nästa steg för Sol Voltaics är att visa att effekten även fungerar på kiselsolceller, den vanligaste typen, säger vd Dave Epstein. Efter det har man för avsikt att utveckla utrustning för att tillverka nanotrådarna. Han uppskattar att bläcket skulle lägga till en eller två cent per watt till produktionskostnaderna - det kostar för närvarande mindre än 75 cent per watt att tillverka solpaneler. Det krävs bara ett gram nanotrådar för att täcka en kvadratmeter av en solpanel i kisel, så de behöver bara en väldigt liten mängd material, säger han.
Allt tyder på att även om det blir en extra kostnad så kommer den ökade effektiviteten vida uppväga kostnaden, säger Alf Bjørseth, grundare av REC Solar och investerare i Sol Voltaics.
Om tillvägagångssättet nanotråd-bläck-på-kisel är effektivt, planerar företaget att påbörja småskalig produktion 2015. Man räknar med att behöva 50 miljoner dollar – mycket mindre än en fullskalig solcellsfabrik – för att producera i kommersiell skala, eftersom det är endast sälja en tilläggsprodukt.