211service.com
Nano Ink Boost för Silicon Solar
Ett företag i Kalifornien använder silikonbläck mönstrat ovanpå kiselwafers för att öka effektiviteten hos solceller. Sunnyvale, CA, företaget Innovalight säger att bläckstråleprocessen är en billigare väg till mer effektiv solenergi. Med denna process har företaget tillverkat celler med en effektivitet på 18 procent.
Bläckstråle solenergi: Bläckstråleutskriftsprocessen gör det möjligt för Innovalight att göra silikonskivor som är tillräckligt tunna för att böjas.
Innovalight har samarbetat med solcellstillverkaren JA Solar , med huvudkontor i Shanghai, som planerar att integrera bläckstråleutskriftstekniken i sina tillverkningslinjer. De resulterande solcellerna bör finnas på marknaden nästa år.
Det är möjligt att öka effektiviteten hos solceller genom att mönstra kisel på ett sätt som förbättrar absorptionen av högenergiljus med kort våglängd. Men detta kräver vanligtvis att flera etsningssteg läggs till i tillverkningsprocessen, och den här typen av cellarkitektur kostar mycket pengar att tjäna med standardprocedurer, säger Homer Antoniadis , teknisk chef på Innovalight.
Innovalight har inte avslöjat kostnaderna för att lägga till sitt bläck till solceller, men om företagets process uppnår sådana effektivitetsvinster till en lägre kostnad kan det bidra till att göra solenergi till en mer konkurrenskraftig elkälla. Företaget har utvecklat silikonbläck som kan mönstras med hjälp av bläckstråleutskriftsteknik utvecklad av OTB Solar , ett företag med huvudkontor i Eindhoven, Nederländerna.
Innovalights bläck är en suspension som innehåller nanokristaller av kisel. Även om receptet är proprietärt, säger Antoniadis att företaget har god kontroll över två nyckelfaktorer: storleken på nanokristallerna och deras tryckbarhet. Genom att göra kristallerna bara några nanometer i diameter har företaget sänkt temperaturen som krävs för att binda dem till den underliggande wafern. Kiselbläcket innehåller också en organisk förening som hjälper till att suspendera kislet, som annars tenderar att sjunka till botten, vilket gör vätskan kompatibel med bläckstråleutskrifter. Eftersom processen kräver lägre temperaturer och kan utföras på tunnare kiselwafers än de som används vid konventionell celltillverkning, hjälper den till att få ner priset, säger Innovalights vd. Conrad Burke .
Den genomsnittliga effektiviteten på 18 procent av solcellerna som tillverkas i Innovalights pilotanläggning i Kalifornien har bekräftats oberoende av Nationella laboratoriet för förnybar energi . Utan att använda bläckstråletekniken skulle effektiviteten för sådana celler vara cirka 16,5 procent till 17 procent, säger Antoniadis.
Silikonlösning: Innovalights bläcklösning innehåller nanokristaller av kisel.
Rekordeffektiviteten för en kiselsolcell är cirka 25 procent i labbet, säger Matthew Beard , en senior forskare vid National Labs Golden, CO, forskningscenter som inte var involverad i testningen. Men, säger Beard, om de kan [uppnå 18 procent effektivitet] till en lägre kostnad, då skulle det vara betydande.
Cyrus Wadia , en forskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory, håller med och tillägger att eftersom effektivitetsökningen är blygsam, är nyckeln kostnaden. Wadia räknar med att kisel-bläcktrycket skulle behöva lägga till mindre än 13 procent, ungefär, till den totala kostnaden för cellen för att vara värt besväret.
Det ultimata löftet med silikonbläck är att det skulle kunna användas för att göra en hel solcell, vilket eliminerar behovet av en wafer helt och hållet, säger Wadia, som utvecklar nanomaterial med samma mål i åtanke.
Det är i princip möjligt, säger Antoniadis, men det kommer att kräva betydligt mer utveckling och tid. Innovalight har utvecklat silikonbläck som kan leda både positiva och negativa laddningar – nyckelmaterialen i en solcell. Men företaget driver applikationen kisel-på-kisel först, säger Antoniadis, eftersom vi måste leverera materialvärde på kortast möjliga tid.