211service.com
Geconcentreerde startup op zonne-energie vestigt een nieuw efficiëntierecord
Semprius, een startup die minuscule zonnecellen maakt die geconcentreerd zonlicht kunnen opvangen zonder dure koelsystemen, maakte deze week bekend dat het 's werelds meest efficiënte zonnepaneel heeft gemaakt.
Zonnetracker: Deze reeks zonnepanelen is door Semprius gebouwd om te testen. De modules zijn gemonteerd op een twee-assige tracker die ze op de zon gericht houdt.
De zonnepanelen van het bedrijf gebruiken kleine zonnecellen gemaakt van galliumarsenide. De recordbrekende zonnemodule bevat honderden van dergelijke cellen, elk ongeveer zo breed als een lijn getrokken door een balpen, gerangschikt onder lenzen die het zonlicht 1100 keer concentreren.
Galliumarsenide is veel beter in het absorberen van zonlicht dan silicium, het materiaal dat in de meeste zonnecellen wordt gebruikt, maar het is ook duurder. Bovendien, hoewel geconcentreerde zonnepanelen minder halfgeleidend materiaal gebruiken, hebben ze meestal dure optica, koelsystemen en volgsystemen nodig om ze op de zon gericht te houden. De microschaal zonnecellen van Semprius zijn van nature veel beter in het afvoeren van warmte, waardoor ze goedkoper zijn.
De modules van Semprius hebben nog een ander voordeel: terwijl een siliciumzonnecel slechts een smalle band van zonlicht efficiënt absorbeert, zijn de zonnecellen in deze module gemaakt van drie lagen galliumarsenide, elk aangepast om een ander deel van het zonnespectrum om te zetten in elektriciteit.
Tests door een derde partij bevestigden de efficiëntie van het zonnepaneel van Semprius op 33,9 procent, wat de eerste keer is dat een zonnepaneel in staat is meer dan een derde van het zonlicht dat erop valt om te zetten in elektriciteit. Conventionele siliciumzonnepanelen zetten doorgaans minder dan 15 procent van het licht om in elektriciteit, en het record voor een siliciumzonnepaneel is 22,9 procent. Het vorige record voor elk zonnepaneel was 32 procent, zegt Semprius.
Eenmalige, experimentele modules hebben een hogere efficiëntie bereikt, maar de record-setting module van Semprius is ontworpen voor commercieel gebruik. Het is gemaakt met hetzelfde type apparatuur dat het bedrijf installeert in een kleine fabriek in Henderson, North Carolina, die naar verwachting deze zomer wordt geopend. Het is een goede indicatie van de efficiëntie die onze klanten kunnen verwachten, zegt Joe Carr, CEO van Semprius.
Het proces van Semprius vormt tienduizenden kleine zonnecellen op een enkele wafel van galliumarsenide en gebruikt chemisch etsen en een robotsysteem om elke laag over te brengen naar een goedkoop substraat. Dezelfde galliumarsenidewafel kan vele malen worden hergebruikt, waardoor de kosten worden verlaagd. De aanpak is gebaseerd op een methode voor het overbrengen van kleine elektronica van een wafer naar andere substraten die is ontwikkeld door John Rogers, een professor in materiaalwetenschappen en techniek aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign.
Power Pack: Elk Semprius-zonnepaneel is gemaakt van een reeks van 660 lenzen die het licht focussen op 660 kleine zonnecellen.
Geconcentreerde zonnepanelen gebruiken volgsystemen om de zon te volgen. Deze zijn duur en kunnen onbetrouwbaar zijn, en ze kunnen niet op de meeste daken worden gemonteerd, waardoor hun toepassing wordt beperkt. Ze werken ook alleen in zeer zonnige gebieden, omdat een bewolkte hemel ervoor kan zorgen dat hun vermogen veel meer daalt dan bij een conventionele zonnecel.
Maar naarmate de kosten van volgsystemen dalen en de efficiëntie van meerlaagse zonnecellen toeneemt, beginnen geconcentreerde fotovoltaïsche cellen er aantrekkelijker uit te zien. Grote installaties van dit type zonnemodule nemen de laatste maanden toe.
Semprius bouwt zijn fabriek in een bijzonder moeilijke tijd voor de zonne-industrie. Een overaanbod en een verlaging van de productiekosten hebben geleid tot een snelle daling van de prijzen voor zonnepanelen, waardoor het voor nieuwe bedrijven moeilijk is om de markt te betreden en sommige bestaande fabrikanten failliet zijn gegaan.
Als reactie op de dalende prijzen richten veel zonne-energiebedrijven, waaronder Semprius, zich op efficiëntieverbetering. Zolang de productie de kosten laag kan houden, verlaagt een verhoogde efficiëntie de kosten per watt van zonnepanelen. Wat nog belangrijker is, het verlaagt ook de kosten van installatie en aanverwante apparatuur, die meer dan de helft van de kosten van zonne-energie kunnen uitmaken. Ook leunt Semprius zoveel mogelijk op bewezen productietechnologie, waardoor opschaling van de productie mogelijk wordt en ontwikkelingskosten worden verlaagd.
Semprius heeft nog een voordeel: een partnership met Siemens. Naast het verstrekken van directe financiering (Siemens heeft een belang van 16 procent in het bedrijf), biedt Siemens ervaring in de productie en het bouwen van complete zonneparken, en het partnerschap maakt het gemakkelijker om financiering van banken te krijgen.
De kleine fabriek die Semprius deze zomer wil openen, zal de capaciteit hebben om 30 megawatt aan zonnepanelen per jaar te produceren. Semprius verwacht dat de daar geproduceerde panelen voor sommige toepassingen kostenconcurrerend zullen zijn, zegt Carr. Het verhogen van de productie tot 100 megawatt zou de kosten genoeg verlagen om de technologie te laten concurreren met goedkope zonnepanelen die in China worden gemaakt.
Uiteindelijk zijn de kosten per kilowattuur voor zonne-energie afhankelijk van een aantal factoren, zoals financieringskosten, grondkosten, lokale arbeidstarieven, nabijheid van transmissielijnen, enzovoort. Maar Carr denkt dat Semprius zonne-energie kan opwekken voor minder dan 10 cent per kilowattuur, laag genoeg om in veel gebieden een marktaandeel te veroveren. Bovendien zegt hij dit te kunnen doen zonder de hulp van overheidssubsidies.