211service.com
Goedkopere hoogrenderende zonnepanelen
Chinese fabrikant van zonnepanelen Suntech Power heeft een nieuw proces ontwikkeld voor het maken van siliciumwafels voor zonnecellen waarmee de kosten van zonne-energie met 10 tot 20 procent kunnen worden verlaagd.
Zonnekristallen: Een nieuw zonnepaneel van Suntech bevat cellen die zijn gemaakt met behulp van een nieuw gietproces van siliciumwafels. De cellen - de kleinere vierkanten in het paneel - zijn half monokristallijn (de donkere gebieden van de cellen) en half multikristallijn (de bonte gebieden).
De meest efficiënte siliciumzonnecellen gebruiken wafels die bestaan uit een enkel kristal van silicium. Wanneer ze volgens het nieuwe proces worden gemaakt, kosten deze hoogwaardige monokristallijne wafels ongeveer hetzelfde als multikristallijne wafels van lagere kwaliteit, of mogelijk half zoveel als monokristallijne wafels die met conventionele processen zijn gemaakt. (De kosten van wafels vormen slechts een deel van de kosten van zonne-energie, daarom verlaagt een proces dat mogelijk de helft kost, de totale kosten met slechts 10 tot 20 procent.)
Het idee dat aan het proces ten grondslag ligt, is meer dan 20 jaar geleden gepatenteerd, maar nooit commercieel ontwikkeld door de octrooihouders. De patenten liepen ongeveer drie jaar geleden af en verschillende bedrijven - JA Solar, LDK Solar en Renesola, naast Suntech - kondigden onlangs aan dat ze erin waren geslaagd het proces te laten werken.
Stuart Wenham, CTO van Suntech, beschreef de vooruitgang op een zonneconferentie deze week in Seattle, en zei dat het bedrijf al begonnen is met de verkoop van zonnepanelen die met het proces zijn gemaakt.
Dit nieuws kan problemen opleveren voor bedrijven in de Verenigde Staten en elders in de hoop nieuwe dunnefilm-zonnetechnologieën te commercialiseren. In theorie is dunnefilmtechnologie per watt goedkoper dan siliciumtechnologie. Maar de makers hebben het moeilijk gevonden om te concurreren met Chinese makers van conventionele siliciumzonnepanelen, die de kosten gestaag hebben verlaagd, deels door verbetering van productietechnieken en deels omdat overheidssteun hen in staat heeft gesteld de productie snel op te schalen.
Het maken van hoogwaardige monokristallijne wafels omvat gewoonlijk het verwarmen van silicium tot meer dan 1400 ° C (hoger dan het smeltpunt) en vervolgens het dompelen van een kiemkristal in de smelt. Een staaf waaruit de wafels worden gesneden, wordt gevormd door het zaad geleidelijk omhoog te trekken terwijl het silicium eromheen kristalliseert. Dit gebeurt in de loop van één tot twee dagen, gedurende welke tijd het siliciumbad warm moet worden gehouden, wat veel energie kost. Zowel het energieverbruik als de lage productiesnelheid maken het proces duur. Het maken van multikristallijne blokken is sneller en minder energie-intensief: het silicium wordt gesmolten en vervolgens afgekoeld. Het is niet nodig om het silicium warm te houden, wat energie bespaart, maar cellen die van deze materialen zijn gemaakt, zijn veel minder efficiënt.
Suntech heeft een manier ontwikkeld om monokristallijn materiaal te vormen met behulp van een aangepaste versie van het multikristallijne proces.
Het maakt gebruik van entkristallen, maar in plaats van geleidelijk uit het silicium te worden getrokken (zoals bij het conventionele monokristallijne proces), worden ze op de bodem van een smeltkroes gerangschikt en volledig bedekt met gesmolten silicium. Vervolgens wordt de warmte via de bodem van de kroes onttrokken, waardoor de kristallisatie begint op de bodem, waar de zaden zijn.
Dit is in wezen het proces dat decennia geleden is gepatenteerd. Verfijningen Suntech heeft geholpen om een van de belangrijkste uitdagingen van het proces te overwinnen: het gesmolten silicium dat in contact komt met de randen van de container vormt zijn eigen zaden, en als resultaat is de uiteindelijke plak silicium aan de binnenkant monokristallijn en multikristallijn naar de buiten.
Suntech heeft bedacht hoe het multikristallijne gebied tot een minimum kan worden beperkt: de resulterende staaf is voor 70 procent monokristallijn. Pure monokristallijne wafels worden gemaakt vanuit het midden van de staaf. Het materiaal aan de randen, dat half monokristallijn en half multikristallijn is, wordt ook gebruikt. Cellen die hiervan gemaakt zijn, blijken ongeveer 10 procent efficiënter te zijn dan gewone multikristallijne cellen, wat bijna net zo efficiënt is als puur monokristallijne cellen.
Wenham zegt dat het proces bestaande waferverwerkingsapparatuur kan gebruiken, zodat het snel kan worden opgeschaald. Het proces zou een behoorlijke game-changer kunnen zijn in fotovoltaïsche energie, omdat het veel hogere prestaties biedt tegen lagere kosten, zegt hij.
Wenham zegt dat Suntech verwacht dat een groot deel van de industrie in de komende twee jaar soortgelijke technologie zal toepassen. Omdat het basisprincipe niet meer onder octrooi staat, hebben veel bedrijven er hun eigen versies van kunnen ontwikkelen. Hij zegt dat Suntech op zoek is naar patenttechnologieën die verband houden met het gebruik van de nieuwe materialen om zonnepanelen te maken.