211service.com
Het stapelen van cellen kan zonne-energie net zo goedkoop maken als aardgas
Wanneer experts het hebben over toekomstige zonnecellen, brengen ze meestal exotische materialen en fysieke verschijnselen naar voren. Op de korte termijn zou een veel eenvoudigere benadering - het stapelen van verschillende halfgeleidende materialen die verschillende lichtfrequenties opvangen - bijna net zo'n grotere efficiëntie kunnen opleveren als elk radicaal nieuw ontwerp. En een nieuwe fabricagetechniek zou deze aanpak binnenkort praktisch kunnen maken.
Zonnevanger : Een reeks lenzen gemaakt door Semprius richt het licht op 132.000 kleine zonnecellen.
de start Altijd , gevestigd in Durham, North Carolina, zegt dat het snel en goedkoop zeer efficiënte gestapelde zonnecellen kan produceren, wat de deur opent naar efficiënties tot wel 50 procent. (Conventionele zonnecellen zetten minder dan 25 procent van de energie in zonlicht om in elektriciteit.)
Semprius heeft drie belangrijke innovaties bedacht: een goedkope, snelle manier om cellen te stapelen, een gepatenteerde manier om cellen elektrisch met elkaar te verbinden en een nieuw soort lijm om de cellen bij elkaar te houden. In zijn ontwerpen gebruikt Semprius minuscule individuele zonnecellen, elk met een diameter van minder dan een millimeter. Dat verlaagt de kosten voor koeling en helpt ook de efficiëntie te verbeteren.
De conventionele manier om halfgeleiders te stapelen, is door lagen op elkaar te laten groeien. Maar niet alle halfgeleiders kunnen op deze manier worden gecombineerd, omdat hun kristallijne structuur dit niet toelaat (zie Adaptief materiaal kan de kosten van zonne-energie halveren). Semprius kweekt halfgeleidermaterialen op de conventionele manier, maar stapelt ook verschillende combinaties, wat resulteert in een zonnepaneel dat meer energie uit zonlicht kan opvangen.
Zonnetoren : Een gestapelde zonnecel van Semprius.
Semprius heeft cellen gedemonstreerd die zijn gemaakt van drie halfgeleidermaterialen die op een vierde zonnecel zijn gestapeld en die anders niet compatibel zouden zijn geweest. Het heeft dit jaar twee versies van het apparaat gemaakt, één met een efficiëntie van 43,9 procent en de andere, met iets andere materialen, met een efficiëntie van 44,1 procent.
De aanpak is niet alleen snel en nauwkeurig, maar maakt het ook mogelijk om de dure kristallijne wafels waarop multijunction-zonnecellen worden gekweekt, opnieuw te gebruiken. Uiteindelijk hoopt het bedrijf twee multijunction-apparaten te stapelen, voor in totaal vijf of zes halfgeleiders met zeer hoge prestaties, meer dan 50 procent efficiëntie, zegt Scott Burroughs , vice-president technologie bij Semprius. Hij zegt dat het bedrijf dit binnen drie tot vijf jaar hoopt te bereiken.
Het enige nadeel is dat de cellen duurder zullen zijn dan conventionele. Sarah Kurtz , een hoofdwetenschapper van het National Renewable Energy Laboratory, zegt dat de kosten pas zullen dalen als de productie op grote schaal plaatsvindt.
Met schaalvoordelen kunnen dergelijke cellen echter de rendabiliteit van zonne-energie verbeteren. Op een schaal van 80 tot 100 megawatt per jaar productiecapaciteit, zou een cel met een efficiëntie van 50 procent het mogelijk maken om kosten van minder dan vijf cent per kilowattuur te bereiken, zegt Burroughs. De Amerikaanse Energy Information Administration schat dat nieuwe aardgascentrales elektriciteit zullen produceren tegen 6,4 cent per kilowattuur.