211service.com
Tunnfilmssolar med hög effektivitet
Solceller gjorda av billiga nanokristallbaserade bläck har potential att vara lika effektiva som de konventionella oorganiska cellerna som för närvarande används i solpaneler, men kan skrivas ut billigare. Solexant , ett företag i San Jose, CA, tillverkar för närvarande solceller för att testa tekniken. För att konkurrera med andra tunnfilmssolelföretag satsar Solexant på enklare, billigare tryckprocesser och material, samt lägre startkapitalkostnader för att bygga sina anläggningar. Företaget räknar med att sälja moduler för $1 per watt, med effektivitet över 10 procent.
Nanokristall solenergi: Solcellerna på toppen tillverkades på en rulle-till-rulle-skrivare av ett bläck som består av de stavformade oorganiska halvledande nanokristallerna som visas nedan. Cellerna trycktes på en flexibel metallfolie och kommer att toppas med en glasskiva.
Företaget har licensierade metoder för att odla nanokristaller och göra dem till bläck från Paul Alivisatos , professor i nanoteknologi vid University of California, Berkeley och tillfällig chef för Lawrence Berkeley National Laboratory . (Alivisatos sitter i Solexants styrelse.) Alivisatos säger att fördelen med dessa material är deras potential att kombinera låg kostnad med hög prestanda. Solceller tillverkade av kristallint kisel är effektiva på att omvandla solljus till elektricitet, men de är dyra att tillverka. För att få ner kostnaderna har företag utvecklat tunnfilmssolceller från halvledare som inte matchar kristallint kisel prestanda men är mycket billigare att tillverka.
Solexants mål är att göra billiga tunnfilmssolceller med relativt hög verkningsgrad. Det skulle inte avslöja vad nanopartikelbläcken är gjord av, men företaget säger att de är suspensioner av stavformade, halvledande nanokristaller som är fyra nanometer i diameter och 20 till 30 nanometer långa. Solexant-cellerna är tryckta på en metallfolie som substrat. Nanokristallfilmer är enkla att skriva ut men har dåliga elektriska egenskaper. Elektroner tenderar att fastna mellan de små partiklarna. Tricket med dessa celler är hur man avsätter materialen i farten på ett sätt som gör en mycket ledande yta, vilket i sin tur säkerställer en anständig ljus-till-el-omvandling, säger Alivisatos. Solexant börjar med nanokristaller eftersom de är lättare att skriva ut och värmer dem när de skrivs ut, vilket gör att de smälter samman till större, högkvalitativa mikrokristaller som inte har så många ställen för elektroner att tappa bort.
Resterande delar av solcellen, inklusive de elektriska kontakterna och ett ljusabsorberande skikt, är också tryckta på de flexibla metallfilmerna. Denna process gör att Solexant kan skriva ut mycket stora ytor. När de är klara skärs cellerna och toppas sedan med en styv bit glas.
Att göra hela cellen med en roll-to-roll-process ger företaget en fördel gentemot andra tunnfilmssolcellsföretag som skriver ut på glas, som är tyngre och begränsat till mindre ytor, säger Solexant vd. Damoder Reddy . Kostnadsfördelen är dramatisk, vilket gör att vi kan producera celler för 50 cent per watt, säger han. Första Solar , ett tunnfilmsföretag som använder vakuumavsättning för att skriva ut sina celler på glas, har tillverkningskostnader på 85 cent per watt. Nanosolar, ett annat företag som tillverkar nanokristallsolceller, använder en annan halvledare som kräver att kemiska reaktioner äger rum under utskrift, vilket ökar processens komplexitet och kostnad. Vi trycker en förformad halvledare, vilket eliminerar sådana steg, säger Reddy.
Solexant har samlat in 22,5 miljoner dollar i riskkapital för att bygga sin pilotanläggning på två megawatt och söker 40 miljoner dollar mer under nästa år för att bygga en 100 megawatts anläggning. Solar startups söker vanligtvis cirka 250 miljoner dollar i kapital för att bygga en sådan anläggning, säger Reddy.
Företagets första produkt, som Reddy säger kommer att sälja för $1 per watt nästa år, kommer att innehålla ett enda lager av nanokristallerna. Företaget utvecklar för närvarande andra typer av nanokristaller som är mer lyhörda för olika band av solspektrumet i hopp om att öka dess cellers effektivitet. I slutändan vill vi göra en flerskikts, bredspektrumcell, säger Reddy.