211service.com
Een veiligere manier om duurzame zonnecellen te coaten
Een onderneming die voortkomt uit twee universiteiten in Quebec, zegt dat het een veiligere manier heeft ontwikkeld om antireflecterende coatings toe te voegen aan zonnecellen van kristallijn silicium, waardoor ook hun energieopbrengst gedurende de hele levensduur wordt verhoogd.
Zonnescherm: Een technicus van Sixtron houdt een zonnecel vast met daarop de antireflectiecoating van siliciumcarbide van het bedrijf. Het proces is veiliger en kan worden geïntegreerd in bestaande productielijnen.
Op de markt voor fotovoltaïsche zonne-energie kan zelfs de kleinste verbetering van de efficiëntie een significante impact hebben op de bedrijfsresultaten van fabrikanten. Daarom zijn antireflecterende coatings zo belangrijk. Deze dunne coatings, die ervoor zorgen dat zonnecellen blauw lijken, maximaliseren de hoeveelheid zonlicht die wordt geabsorbeerd en verminderen oppervlaktedefecten die de prestaties kunnen verminderen.
De meest populaire coatingmethode - het opdampen van een siliciumnitridefilm met silaangas - brengt echter grote risico's met zich mee. Silaan kan ontbranden bij blootstelling aan lucht; het gas is kostbaar om te transporteren, en fabrikanten van siliciumcellen moeten investeren in speciale opslag-, ventilatie- en andere veiligheidsmaatregelen om ongelukken te voorkomen.
De kans op schade is enorm, zegt Ajeet Rohatgi , directeur van het Photovoltaic Research Center van het Georgia Institute of Technology. Cellen die op deze manier zijn gecoat, worden ook beïnvloed door een fenomeen dat door licht veroorzaakte degradatie wordt genoemd en dat eenmaal optreedt na de eerste 24 tot 48 uur blootstelling aan zonlicht. In een cel met een efficiëntie van 18 procent zie je de efficiëntie [vrijwel onmiddellijk] dalen tot 17,7 of 17,5 procent, en dat ben je kwijt voor de levensduur van de cel, zegt hij.
Rohatgi en zijn team van onderzoekers van Georgia Tech hebben de afgelopen 18 maanden een nieuw silaanvrij proces getest voor het aanbrengen van antireflecterende film op zonnecellen, ontwikkeld door het in Montreal gevestigde Sixtron geavanceerde materialen . De coating, een materiaal van siliciumcarbidenitride met de handelsnaam Silexium, vermindert de door licht veroorzaakte degradatie tot wel 88 procent.
Kristallijne siliciumwafels, die meestal met boor zijn gedoteerd, bevatten ook zuurstof. Wanneer zonlicht voor het eerst een nieuwe cel raakt, zorgt het ervoor dat boor en zuurstof worden gecombineerd, wat resulteert in een verslechtering van de celefficiëntie van 3 tot 5 procent. De onderzoekers ontdekten dat wanneer de Silexium-film wordt toegevoegd, een deel van de koolstof in de coating uiteindelijk in het grootste deel van de siliciumwafel diffundeert. Ze geloven dat de koolstof concurreert met het boor om een binding met zuurstof te maken. Omdat er minder zuurstof is voor het boor om zich aan te binden, wordt de door licht veroorzaakte afbraak grotendeels vermeden.
Abasifreke Ebong, adjunct-directeur van het Photovoltaic Research Center van Georgia Tech, zegt om te bevestigen dat dit gebeurt, de volgende stap is om het zuurstofgehalte van de zonnewafels te bestuderen nadat ze uit de stookoven zijn verwijderd. Als de zuurstof lager is, geldt de theorie. Dat zijn de gegevens waar we op wachten, zegt hij.
Volgens Mike Davies, senior vice-president bij Sixtron, resulteert elke 0,1 procent netto-efficiëntie die wordt bespaard door door licht veroorzaakte degradatie, gemiddeld in een winstmarge van $ 600.000 voor elke 60-megawatt-celproductielijn.
Het systeem van Sixtron elimineert het gevaar van silaangas en vertrouwt in plaats daarvan op een gepatenteerd vast polymeermateriaal dat silicium en koolstof bevat. Met behulp van warmte en druk wordt de vaste stof tijdens het celcoatingproces omgezet in een minder gevaarlijk methylsilaangas. De omzetting van vast naar gas vindt plaats in het gasverwerkingskastsysteem van het bedrijf, SunBox genaamd, dat is ontworpen om rechtstreeks aan te sluiten op industriestandaardsystemen die op de meeste celproductielijnen aanwezig zijn.
Joshua Pearce , een professor in geavanceerde materialen aan de Queen's University in Kingston, Ontario, zegt dat Sixtron de risico's van het gebruik van silaan in een fotovoltaïsche celfabriek mogelijk overdrijft. Er zijn standaard veiligheidsprocedures die het werken in een fotovoltaïsche fabriek erg veilig maken, zegt hij. Toch voegt hij eraan toe dat alles om de kosten van fotovoltaïsche energie te verlagen, ook al is het maar een klein bedrag, een grote bijdrage is.
Sixtron zegt dat het al samenwerkt met de drie grootste leveranciers van apparatuur voor de productie van fotovoltaïsche cellen in Duitsland, en interesse heeft van verschillende anderen. Het bedrijf is van plan het systeem te verhuren tegen een prijs die ongeveer gelijk is aan het gebruik van een op silaan gebaseerd systeem. Belangrijk is dat het de noodzaak vermijdt om andere door licht geïnduceerde degradatiereductiestrategieën te gebruiken, gebaseerd op alternatieve productiemethoden of het gebruik van duurdere wafels die zijn gedoteerd met gallium.