211service.com
Ett säkrare sätt att belägga långvariga solceller
En satsning från två Quebec-universitet säger att de har utvecklat ett säkrare sätt att lägga till antireflekterande beläggningar till kristallina kiselsolceller som också ökar deras livstidsenergiutbyte.
Solskydd: En Sixtron-tekniker håller en solcell med företagets antireflekterande kiselkarbidbeläggning. Processen är säkrare och kan integreras i befintliga tillverkningslinjer.
På solcellsmarknaden kan även den minsta effektivitetsförbättring ha en meningsfull inverkan på tillverkarnas resultat, vilket är anledningen till att antireflekterande beläggningar är så viktiga. Dessa tunna beläggningar, som gör att solceller ser blåa ut, maximerar hur mycket solljus som absorberas och minskar ytdefekter som kan sänka prestandan.
Den mest populära beläggningsmetoden – ångavsättningen av en kiselnitridfilm med silangas – kommer dock med stora risker. Silan kan antändas när den utsätts för luft; gasen är dyr att transportera och kiselcellstillverkarna måste investera i speciell lagring, ventilation och andra säkerhetsåtgärder för att förhindra olyckor.
Skadepotentialen är enorm, säger man Ajeet Rohatgi , chef för Photovoltaic Research Center vid Georgia Institute of Technology. Celler belagda på detta sätt påverkas också av ett fenomen som kallas ljusinducerad nedbrytning som inträffar en gång efter de första 24 till 48 timmarna av exponering för solljus. I en cell med 18 procent effektivitet kommer du att se effektiviteten sjunka [nästan omedelbart] till 17,7 eller 17,5 procent, och du har förlorat det för cellens liv, säger han.
Rohatgi och hans team av forskare vid Georgia Tech har tillbringat de senaste 18 månaderna med att testa en ny silanfri process för applicering av antireflekterande film på solceller, som utvecklats av Montreal-baserade Sixtron avancerade material . Beläggningen – ett kiselkarbidnitridmaterial som bär varumärket Silexium – minskar ljusinducerad nedbrytning med upp till 88 procent.
Kristallina kiselwafers, som vanligtvis är dopade med bor, innehåller också syre. När solljus först träffar en ny cell gör det att bor och syre kombineras, vilket resulterar i en 3-5 procents försämring av celleffektiviteten. Forskarna fann att när Silexium-filmen läggs till slutar en del av kolet i beläggningen att diffundera in i huvuddelen av kiselskivan. De tror att kolet konkurrerar med boret för att skapa en bindning med syre. Eftersom det finns mindre syre för bor att binda till undviks ljusinducerad nedbrytning till stor del.
Abasifreke Ebong, biträdande chef för Georgia Techs Photovoltaic Research Center, säger att för att bekräfta att detta händer är nästa steg att studera syrehalten i solskivorna efter att de har tagits bort från eldningsugnen. Om syret är lägre håller teorin. Det är uppgifterna vi väntar på, säger han.
Enligt Mike Davies, senior vice president på Sixtron, resulterar varje 0,1 procent av nettoeffektiviteten som skonas från ljusinducerad nedbrytning i genomsnitt i en vinstmarginal på 600 000 USD för varje 60 megawatt cellproduktionslinje.
Sixtrons system eliminerar risken med silangas och förlitar sig istället på ett patentskyddat fast polymermaterial som innehåller kisel och kol. Med hjälp av värme och tryck omvandlas det fasta ämnet till en mindre farlig metylsilangas under cellbeläggningsprocessen. Fast-till-gas-omvandlingen sker inuti företagets gashanteringsskåpssystem, kallat SunBox, som har designats för att anslutas direkt till industristandardsystem som finns på de flesta cellproduktionslinjer.
Joshua Pearce , en professor i avancerade material vid Queen's University i Kingston, Ontario, säger att Sixtron kan överdriva riskerna med att använda silan i en solcellsanläggning. Det finns standardiserade säkerhetsrutiner som gör arbetet i en solcellsfabrik väldigt säkert, säger han. Ändå, tillägger han, är allt för att sänka kostnaden för solceller, även om det är en liten summa, ett stort bidrag.
Sixtron säger att de redan arbetar med de tre främsta leverantörerna av utrustning för tillverkning av fotovoltaiska celler i Tyskland och har intresse från flera andra. Företaget planerar att hyra ut systemet till en kostnad som är ungefär densamma som att använda ett silanbaserat system. Viktigt är att det undviker behovet av att använda andra ljusinducerade nedbrytningsreduktionsstrategier, baserade på alternativa tillverkningsmetoder eller användning av dyrare wafers dopade med gallium.