211service.com
Koncentrerad solenergistart sätter nytt effektivitetsrekord
Semprius, en startup som tillverkar små solceller som kan fånga koncentrerat solljus utan dyra kylsystem, tillkännagav i veckan att de hade gjort världens mest effektiva solpanel.
Solar tracker: Denna samling av solcellsmoduler byggdes av Semprius för testning. Modulerna är monterade på en tvåaxlig tracker som håller dem riktade mot solen.
Företagets solpaneler använder små solceller gjorda av galliumarsenid. Den rekordstora solcellsmodulen innehåller hundratals sådana celler, var och en ungefär lika bred som en linje ritad av en kulspetspenna, arrangerade under linser som koncentrerar solljuset 1 100 gånger.
Galliumarsenid är mycket bättre på att absorbera solljus än kisel, materialet som används i de flesta solceller, men det är också dyrare. Dessutom, även om koncentrerade solcellsmoduler använder mindre halvledande material, kräver de vanligtvis dyr optik, kylsystem och spårningssystem för att hålla dem riktade mot solen. Semprius mikroskala solceller är i sig mycket bättre på att avleda värme, vilket gör dem billigare.
Semprius moduler har ytterligare en fördel: medan en solcell av kisel endast effektivt absorberar ett smalt band av solljus, är solcellerna i denna modul gjorda av tre lager galliumarsenid, var och en modifierad för att omvandla en annan del av solspektrumet till elektricitet.
Tester av en tredje part certifierade effektiviteten hos Semprius solpanel till 33,9 procent, vilket markerar första gången någon solcellsmodul har kunnat omvandla mer än en tredjedel av solljuset som faller på den till elektricitet. Konventionella solpaneler av kisel omvandlar vanligtvis mindre än 15 procent av ljuset till elektricitet, och rekordet för en solpanel i kisel är 22,9 procent. Det tidigare rekordet för någon solpanel var 32 procent, säger Semprius.
Engångsexperimentmoduler har uppnått högre effektivitet, men Semprius rekordsättningsmodul är designad för kommersiellt bruk. Den gjordes med samma typ av utrustning som företaget installerar i en liten fabrik i Henderson, North Carolina, som förväntas öppna i sommar. Det är en bra indikation på de effektivitetsvinster som våra kunder kan förvänta sig, säger Joe Carr, Semprius VD.
Semprius process bildar tiotusentals små solceller på en enda skiva av galliumarsenid och använder kemisk etsning och ett robotsystem för att överföra varje lager till ett billigt substrat. Samma galliumarsenidskiva kan återanvändas många gånger, vilket minskar kostnaderna. Tillvägagångssättet är baserat på en metod för att överföra liten elektronik från en wafer till andra substrat som utvecklades av John Rogers, professor i materialvetenskap och ingenjörsvetenskap vid University of Illinois i Urbana-Champaign.
Nätdel: Varje Semprius solpanel är gjord av en uppsättning av 660 linser som fokuserar ljuset på 660 små solceller.
Koncentrerade solpaneler använder spårningssystem för att följa solen. Dessa är dyra och kan vara opålitliga, och de kan inte monteras på de flesta tak, vilket begränsar deras användning. De fungerar också bara i mycket soliga områden, eftersom mulen himmel kan få deras effekt att sjunka mycket mer än med en konventionell solcell.
Men i takt med att kostnaden för spårningssystem sjunker, och effektiviteten hos flerskiktssolceller ökar, börjar koncentrerade solceller se mer attraktiva ut. Stora installationer av den här typen av solcellsmoduler har ökat de senaste månaderna.
Semprius bygger sin fabrik i en särskilt svår tid för solcellsindustrin. Ett överutbud och en minskning av tillverkningskostnaderna har lett till ett snabbt prisfall på solpaneler, vilket gör det svårt för nya företag att komma in på marknaden och tvingar vissa befintliga tillverkare att lägga ner sin verksamhet.
Som svar på fallande priser fokuserar många solcellsföretag, inklusive Semprius, på förbättrad effektivitet. Så länge tillverkningen kan hålla nere kostnaderna, sänker ökad effektivitet kostnaden per watt för solpaneler. Ännu viktigare är att det också sänker kostnaderna för installation och relaterad utrustning, som kan stå för över hälften av kostnaden för solenergi. Semprius lutar sig också så mycket som möjligt mot beprövad tillverkningsteknik, vilket skulle kunna göra det lättare att skala upp produktionen och sänka utvecklingskostnaderna.
Semprius har ytterligare en fördel: ett partnerskap med Siemens. Förutom att tillhandahålla direkt finansiering (Siemens har en ägarandel på 16 procent i bolaget) tillhandahåller Siemens erfarenhet av tillverkning och av att bygga kompletta solenergiparker, och partnerskapet gör det lättare att säkra finansiering från banker.
Den lilla fabrik som Semprius planerar att öppna i sommar kommer att ha kapacitet att producera 30 megawatt solpaneler om året. Semprius förväntar sig att paneler som produceras där är kostnadskonkurrenskraftiga för vissa applikationer, säger Carr. Att öka produktionen till 100 megawatt skulle få ner kostnaderna tillräckligt för att tekniken ska kunna konkurrera med billiga solpaneler tillverkade i Kina.
I slutändan beror kostnaden per kilowattimme för solenergi på ett antal faktorer, såsom finansieringskostnader, kostnaden för mark, lokal arbetskraft, närhet till transmissionsledningar och så vidare. Men Carr tror att Semprius kan generera solenergi för mindre än 10 cent per kilowattimme, tillräckligt lågt för att ta del av energimarknaden på många områden. Dessutom säger han att det kan göra detta utan hjälp av statliga subventioner.