211service.com
Efficiëntere zonnecellen
Door de manier waarop conventionele siliciumzonnepanelen worden gemaakt te veranderen, Dag4 Energie , een startup gevestigd in Burnaby, British Columbia, heeft een manier gevonden om de kosten van zonne-energie met 25 procent te verlagen, zegt George Rubin, de president van het bedrijf.
Betere cellen: Een nieuw ontwerp voor zonnepanelen (top) verbetert het rendement. Elk paneel is gemaakt van arrays van vierkante zonnecellen. Een conventionele zonnecel (onder) vereist dikke zilveren contacten die het licht blokkeren en de celprestaties verminderen. Het nieuwe ontwerp maakt gebruik van een nieuwe elektrode die deze zilveren contacten elimineert.
Het bedrijf heeft een nieuwe elektrode ontwikkeld die, samen met een opnieuw ontworpen zonnecelstructuur, zonnepanelen in staat stelt meer licht te absorberen en op een hogere spanning te werken. Dit verhoogt de efficiëntie van zonnepanelen van multikristallijn silicium van een industriestandaard van ongeveer 14 procent tot bijna 17 procent. Vanwege dit hogere rendement wekken de zonnepanelen van Day4 meer stroom op dan conventionele panelen, maar ze zullen hetzelfde kosten, zegt Rubin. Hij schat dat de kosten per watt zonne-energie ongeveer $ 3 bedragen, vergeleken met $ 4 voor conventionele zonnecellen. Dat vertaalt zich in een elektriciteitsprijs van ongeveer 20 cent per kilowattuur in zonnige gebieden, tegen ongeveer 25 cent per kilowattuur, zegt hij.
Andere experimentele zonnetechnologieën zouden tot veel lagere prijzen kunnen leiden - ze beloven zelfs te concurreren met de gemiddelde elektriciteitsprijs in de Verenigde Staten, die ongeveer 10 cent per kilowattuur bedraagt. Maar dergelijke technologieën, waaronder geavanceerde zonneconcentratoren en sommige dunne-film halfgeleiderzonnecellen, zullen waarschijnlijk pas over jaren beschikbaar zijn. De technologie van Day4 zou binnen 18 maanden te koop kunnen zijn, zegt het bedrijf.
Bij conventionele zonnepanelen is het silicium dat licht omzet in elektriciteit bedekt met een netwerk van zilveren lijnen die elektronen geleiden en dienen als verbindingspunten voor het aan elkaar solderen van de afzonderlijke zonnecellen waaruit een paneel bestaat. Het netwerk bestaat uit rijen dunne zilveren lijnen die worden ingevoerd in dikkere draden die busbars worden genoemd. Day4 vervangt deze busbars door een nieuwe elektrode die bestaat uit rijen fijne koperdraden bedekt met een legeringsmateriaal. De draden zijn ingebed in een lijm en uitgelijnd op een plastic film. De gecoate koperdraden lopen bovenop en loodrecht op de dunne zilverlijnen en verbinden ze met aangrenzende cellen. De nieuwe elektrode geleidt elektriciteit beter dan de zilveren lijnen, wat resulteert in minder vermogensverlies. Het bedekt ook minder van het silicium dan de busbars, waardoor er meer ruimte overblijft voor het absorberen van licht.
Bovendien stelde de nieuwe elektrode Day4 in staat om zonnecellen opnieuw te ontwerpen om meer van het zonnespectrum te absorberen en dit licht efficiënter om te zetten in elektriciteit. Zonnecellen bestaan uit twee lagen silicium. Om licht om te zetten in elektriciteit, moet het door de eerste laag gaan en de tweede bereiken. Hoe dunner de bovenste laag, hoe meer licht de tweede laag bereikt om te worden omgezet in elektriciteit. In een conventionele cel worden de zilverlijnen afgezet en vervolgens verhit tot hoge temperaturen, waardoor het metaal in het silicium diffundeert. De toplaag moet zo dik zijn dat het zilver er niet doorheen diffundeert en kortsluiting veroorzaakt tussen de lagen van de zonnecel. Door de grote busbars te vervangen door de nieuwe elektrode, kon Day4 de bovenste laag van de zonnecellen dunner maken, waardoor er meer licht kan worden omgezet in elektriciteit. Omdat het zilver het silicium kan beschadigen, verhoogt het vervangen ervan door de nieuwe elektrode het vermogen van de zonnecel.
De technologie klinkt behoorlijk opwindend, zegt Travis Bradford, een analist van de zonne-industrie met de Prometheus Instituut voor Duurzame Ontwikkeling , een energieonderzoeksbureau gevestigd in Cambridge, MA. De vraag, zegt Bradford, is of het bedrijf de nieuwste ontwikkelingen van zijn laboratorium kan vertalen naar grootschalige productie zonder de kosten te verhogen.
Day4 is al begonnen met het produceren van zonnepanelen met het nieuwe elektrodemateriaal, maar niet met de nieuwe zonnecelontwerpen. Het bedrijf maakte onlangs bekend dat het jaarlijks genoeg zonnepanelen kan produceren om 47 megawatt aan elektriciteit op te wekken. Deze eerste generatie panelen, die gebruik maken van conventionele zonnecellen, hebben een rendement van 14,7 procent. De volgende stap van het bedrijf is om zijn nieuwe celontwerp in productie te nemen en deze cellen op te nemen in zijn zonnepanelen, met als doel hun efficiëntie te verbeteren tot 17 procent.