211service.com
En Xerox-maskin för supersolpaneler
Teknikjätten som är synonymt med fotokopierade dokument har siktet inställt på högeffektiva solpaneler.
Forskare vid PARC, ett FoU-fokuserat dotterbolag till Xerox, säger att de utvecklar en ny digital utskriftsprocess som kan göra det mycket billigare att massproducera koncentrerade solcellssystem. Sådana system kan dramatiskt öka effektiviteten hos solceller genom att använda linser för att koncentrera och fokusera solljuset på små celler.
Att öka effektiviteten kan vara ett effektivt sätt att få ner kostnaden för solcellsmoduler, vars pris redan har sjunkit dramatiskt under de senaste åren. Mycket av kostnaderna för konventionella kiselsystem beror nu på saker som ledningar, installation och tillåtelse. Effektivare paneler skulle innebära att vi behöver färre av dem för att producera samma mängd ström – vilket i sin tur minskar kostnaderna för hårdvara och installation. Men koncentrerad solcellsteknik har hittills misslyckats med att få dragkraft eftersom den fortfarande är för dyr och skrymmande för att konkurrera med konventionella kiselsolpaneler.
PARC hoppas kunna göra tekniken mer konkurrenskraftig genom att krympa komponenterna och designa en ny plattskärmsformfaktor och genom att utveckla en relativt billig tillverkningsprocess. Den nya processen kommer att bygga på en större ansträngning från PARC-forskare för att uppfinna en ny typ av skrivare som exakt kan deponera bläck gjorda av små halvledarchips, kallade chiplets, genom att använda monteringsprinciper som liknar de som ligger bakom Xerox kopiatorer.
Hittills har de bara visat förmågan att tillverka småskaliga enheter genom att koppla ihop några tryckta chiplets. Men så småningom kunde tekniken tillåta människor att designa och skriva ut mycket stora arrangemang av små elektriska och optiska komponenter som liknar hur de skulle designa och skriva ut ett dokument med en Xerox-skrivare, säger PARC-forskarna. De säger att detta borde göra det möjligt att utveckla en ny klass av elektroniska enheter gjorda av tryckta arrangemang av olika typer av chiplets.
Den första riktiga tillämpningen kan vara en ny typ av solenergisystem. I augusti vann PARC-gruppen, tillsammans med samarbetspartners vid Sandia National Laboratories, ett anslag från ARPA-E för att tillämpa den innovativa utskriftsprocessen för att bygga mikroskaliga arrayer av solceller på en platt panel, och gruppen har tre år på sig att göra det ( se DOE-försök att snabbstarta koncentrerad solenergi).
Under de senaste åren har ingenjörer utvecklat sätt att krympa de komponenter som behövs för att koncentrera och fokusera solljus ner till millimeterskalan. Forskare vid Sandia National Laboratories har utvecklat solceller i mikroskala som kan paras ihop med de koncentrerade elementen i en platt-paneldesign. Men ju mindre komponenterna är, desto fler enskilda delar finns det att montera för ett givet område, och de måste arrangeras med extrem precision, säger Patrick Maeda , chefsingenjör vid PARC.
Den befintliga metoden för att göra detta, som förlitar sig på ett automatiserat system som plockar upp enskilda komponenter och placerar dem på målplatser, är alldeles för dyrt för att uppnå ARPA-E:s ambitiösa kostnadsmål, säger Maeda. PARC-forskarna säger att den nya utskriftsmetoden kan leda till en höghastighetstillverkningsprocess som är storleksordningar billigare för att bygga dessa mikroskalasystem över stora ytor.
Den stora utmaningen nu är att designa och bygga ett system med hundratals chiplets sammankopplade, säger Eugene Chow , en PARC-huvudforskare. Om tre år ska koncernen leverera en elektriskt fungerande uppsättning solcellschiplets. Ett sådant bakplan kan sedan kombineras med optiska miniatyrkomponenter som kan tillverkas med metoder som vanligtvis används för att tillverka optiska filmer med stor yta som används i platta bildskärmar.
ARPA-E-finansieringen har drivit gruppen att bli mer seriös med industriella tillämpningar för chiplet-utskriftsprocessen, säger Chow. Men vi har fortfarande en lång väg kvar.