211service.com
Efficiëntere en goedkopere zonnecellen
Verbeteringen aan de conventionele productie van zonnecellen die de efficiëntie van multikristallijne siliciumcellen aanzienlijk kunnen verhogen en de kosten van zonne-energie met ongeveer 20 procent kunnen verlagen, zijn aangekondigd door startup 1366 Technologies uit Lexington, MA.
Lichtval: Invallend licht weerkaatst via groeven in een zilveren band en wordt omgeleid langs een glazen kap. Dit licht, dat meestal verloren gaat, kan vervolgens worden geabsorbeerd door de zonnecel. De gegroefde band is een van de drie verbeteringen die de kosten van het maken van zonne-energie aanzienlijk kunnen verlagen.
Een dergelijke kostenverlaging zou zonne-energie concurrerender maken met conventionele elektriciteitsbronnen. In zonnige omgevingen zou dit de kosten van zonne-energie kunnen verlagen tot ongeveer 15 of 16 cent per kilowattuur, zegt Craig Lund, directeur bedrijfsontwikkeling bij 1366 Technologies. Dat is goedkoper dan sommige conventionele elektriciteitsbronnen, vooral degene die worden gebruikt in tijden van piekvraag naar elektriciteit.
1366 Technologies heeft drie processen ontwikkeld die kunnen worden geïntegreerd in bestaande productielijnen voor zonnecellen om de celefficiëntie te verbeteren. Het heeft aangetoond dat deze technologieën kunnen worden gebruikt om multikristallijne zonnecellen te produceren die 18 procent efficiënt zijn in het omzetten van zonlicht in elektriciteit. De huidige industriestandaard voor dergelijke zonnecellen is 15 tot 16 procent, volgens Joonki Song, een partner van Photon Consulting, gevestigd in Boston, MA, hoewel hogere efficiëntie zijn gerapporteerd . Het bedrijf heeft de nieuwe technologieën al eerder gedemonstreerd, maar alleen met zeer kleine, experimentele zonnecellen in een laboratorium. Nu heeft het zonnecellen op ware grootte gemaakt met behulp van het type apparatuur dat wordt gebruikt in grootschalige productie.
De sleutel tot de technologieën van de startup is echter niet de efficiëntie die wordt bereikt, maar hoe weinig die efficiëntie kost. Lund zegt dat de nieuwe processen slechts een paar cent per watt toevoegen aan de fabricagekosten van zonnecellen, maar deze investering leidt tot veel grotere kostenbesparingen in het eindproduct. Het verbeteren van de hoeveelheid stroom die elke zonnecel genereert, verlaagt de materiaalkosten, de fabricagekosten van de zonnemodule (waarbij cellen worden geassembleerd tot zonnepanelen) en de installatiekosten. Uiteindelijk, zegt Lund, zullen de kosten van een geïnstalleerd zonnepaneel met 50 cent naar 80 cent per watt worden verlaagd.
Multimedia
Bekijk een gedetailleerde demonstratie van hoe u zonnecellen efficiënter kunt maken.
Zie hoe zonne-energie de afgelopen 30 jaar is veranderd en waar het naartoe gaat.
De nieuwe processen, die zijn uitgevonden door Emanuel Sachs, de chief technology officer van het bedrijf en een professor in werktuigbouwkunde aan het MIT, verhogen allemaal de hoeveelheid licht die zonnecellen kunnen absorberen.
In een normale siliciumzonnecel moeten elektronen die in het silicium worden gegenereerd, uit het materiaal komen om een elektrische stroom te produceren, eerst naar de bovenste laag van het silicium en vervolgens langs deze laag naar smalle zilveren lijnen die vingers worden genoemd. De vingers geleiden vervolgens de elektronen naar de rails, twee of drie prominente zilveren banden die te zien zijn op het oppervlak van de meeste siliciumzonnecellen. Deze banden verduisteren het silicium eronder, waardoor de hoeveelheid licht die de cellen kunnen absorberen, wordt verminderd.
Het eerste nieuwe proces ontwikkeld door 1366 Technologies produceert gegroefde rails die voorkomen dat licht door een zonnepaneel wordt gereflecteerd. In plaats daarvan zorgen de groeven ervoor dat het licht langs het glas op zonnepanelen wordt geleid. Dat licht kan dan worden geabsorbeerd door onbeschaduwde delen van de zonnecel.
Het tweede proces verbetert de elektronengeleidende vingers van de cel. Hoewel deze zilveren lijnen veel smaller zijn dan de rails, zijn er veel meer op een zonnecel en samen verduisteren ze een aanzienlijk deel van het silicium. Sachs ontwikkelde een proces om veel smallere lijnen te maken zonder hun geleidbaarheid op te offeren. In plaats van conventionele zeefdruktechnologie te gebruiken, omvat zijn proces het etsen van troggen in het oppervlak van het silicium en het afzetten van zilverdeeltjes in de troggen. Aan deze deeltjes wordt vervolgens metaal toegevoegd via galvanisatie om de vingers op te bouwen. De trog houdt de lijnen smal, maar zorgt ervoor dat het zilver relatief hoog kan worden gestapeld, waardoor de geleidbaarheid behouden blijft. Doorgaans zorgen busbars en vingers voor 9 procent van een celoppervlak, zegt 1366 Technologies, maar met de nieuwe processen van het bedrijf kan deze schaduw worden teruggebracht tot 2 procent. Anderen hebben technieken ontwikkeld om schaduw te verminderen, maar deze waren duur.
Het derde proces vermindert de hoeveelheid licht die wordt gereflecteerd door het oppervlak van het silicium van de cel door het oppervlak te textureren. Dit is een benadering die door anderen is gevolgd, maar de textuur wordt gedaan in een zeer regelmatig patroon dat minder oppervlakte creëert dan andere benaderingen. Oppervlakte is een probleem in zonnecellen, omdat elektronen vaak vastzitten aan het oppervlak van materialen, zegt Sachs.
Omdat de processen van 1366 Technologies kunnen worden geïntegreerd in bestaande productielijnen, kunnen ze snel en goedkoop door fabrikanten van zonnecellen worden overgenomen, zegt Sachs. Het bedrijf werkt eraan om de breedte van de zilveren vingers verder te verkleinen en de textuur te verbeteren, met als doel een efficiëntie van 19 procent te bereiken.