211service.com
IBM breekt efficiëntiemarkering met nieuw zonnemateriaal
IBM zegt dat het technische vooruitgang heeft geboekt met een zonnetechnologie waarvan onderzoekers hopen dat ze efficiënte dunnefilm-zonnecellen zullen opleveren die zijn gemaakt van overvloedige materialen.
IBM-onderzoekers werkten samen met het Japanse dunne-film zonne-energiebedrijf Solar Frontier om een hogere zonne-efficiëntie te krijgen voor zonnecellen die zijn gemaakt van meer overvloedige materialen dan de huidige dunne-filmcellen. Krediet: IBM Research
IBM fotovoltaïsche wetenschappers Teodor Todorov en David Mitzi op vrijdag gedetailleerd de bevindingen van een papier dat de hoogste efficiëntie tot nu toe liet zien voor zonnecellen gemaakt van een combinatie van koper, zink, tin en selenium (CZTS). Het technische artikel, gepubliceerd in Advanced Energy Materials, beschrijft een CZTS-zonnecel die 11,1 procent van de zonne-energie kan omzetten in elektriciteit.
Dat efficiëntieniveau is een aanzienlijke sprong ten opzichte van de efficiëntie van 10,1 procent die Mitzi en collega's vorig jaar lieten zien. (Zie, efficiëntie zonnecellen van goedkopere materialen). De paper stelt ook dat CZTS-zonnecellen een efficiëntie kunnen bereiken die hoog genoeg is om ze commercieel levensvatbaar te maken.
De benchmark CZTS die de door IBM geleide onderzoeksgroep nastreeft, is CIGS, zonnecellen gemaakt van koper, indium, gallium en selenium. In commerciële producten is het rendement van deze cellen ongeveer 12 procent in zonnepanelen en 20 procent in laboratoria. Als CZTS tot 15 procent efficiëntie zou kunnen komen, zou het CIGS kunnen verdringen, zegt Mitzi.
Er is geen fundamentele reden waarom we weten waarom we met CZTS niet dezelfde efficiëntie kunnen bereiken als met CIGS, zegt hij. Het is een van de belangrijkste doelen voor het veld voor de komende twee jaar.
Het ontwikkelen van een alternatief voor CIGS wordt niet zozeer gedreven door de kosten als wel door de beschikbaarheid van de grondstof om cellen te maken, legt Mitzi uit. Gallium en indium, dat wordt gebruikt bij de productie van platte panelen, kunnen worden beperkt naarmate het zonnevolume toeneemt. Een groot deel van de productie van die elementen vindt plaats in China, voegde hij eraan toe.
Het vervangen van die elementen door meer overvloedig koper en tin in CZTS-cellen kan volgens de krant 500 gigawatt aan zonne-energie leveren, vele malen meer dan CIGS. De onderzoekers hebben geprobeerd selenium te vervangen door meer overvloedige zwavel en om de beschikbaarheid van materialen aan te pakken.
Het is een redelijke tijdshorizon om CZTS binnen vijf jaar te laten matchen met CIGS op efficiëntie, zei Mitzi. IBM werkt samen met zonne-energiebedrijven in het onderzoek, waaronder het in Japan gevestigde Solar Frontier, dat vorig jaar voor 577 megawatt aan CIGS-panelen installeerde, volgens GTM Research .
Fabrikanten van zonne-energie hebben dunne-film zonnepanelen ontwikkeld omdat ze beloven goedkoper te zijn. Maar de kosten van de bestaande siliciumzonneprocessen zijn de afgelopen drie jaar enorm gedaald. (Zie, The Dog Days of Solar).
Dat heeft het kostenvoordeel van dunne film doen afnemen. Maar er zijn een aantal onderzoeksgroepen die met CZTS werken met het oog op de lange termijn. We bouwen een begrip op van wat we moeten repareren en aanpakken om betere prestaties te krijgen, zegt Mitzi.