211service.com
Inkjetprinten voor goedkopere zonnecellen
Een verbeterd proces voor het maken van zonnecellen zou fabrikanten in staat kunnen stellen de benodigde hoeveelheid silicium te halveren. Aangezien silicium ongeveer driekwart van de kosten van conventionele zonnecellen kan uitmaken, zou dit de prijs van zonne-energie aanzienlijk kunnen verlagen. De techniek kan de hoeveelheid andere gebruikte materialen verminderen en de prestaties van zonnecellen verbeteren.
Schone energie: Een inkjetprinter voor het maken van prototype-zonnecellen in het National Renewable Energy Laboratory is ingekapseld in een handschoenenkastje voor experimentele controle. De printer kan een breed scala aan materialen voor zonnecellen deponeren met nieuwe precisie.
Het proces maakt gebruik van inkjetprinten om elektrische verbindingen te maken in een zonnecel, ter vervanging van het bestaande zeefdrukproces. Omdat de inkjetmethode nauwkeuriger is, kan voor deze verbindingen minder materiaal worden gebruikt. Ook omdat de printkoppen geen contact maken met het silicium, werkt de methode met dunnere siliciumwafels. Het proces maakt gebruik van een inkjetprinter gebouwd door iTi Solar , gevestigd in Boulder, CO, dat oorspronkelijk was ontworpen voor het printen van elektronica, zoals de contacten op aanraakschermen.
De Nationaal laboratorium voor hernieuwbare energie (NREL), in Golden, CO, dat hielp bij het ontwerpen van het apparaat, begint nu zonnecelprototypes te produceren met behulp van de technologie. Aangezien de inkjetprinter in bestaande productielijnen voor zonnecellen kan worden geplaatst, kan hij binnen een jaar voor commerciële productie worden gebruikt, zo schatten schattingen. Maikel van Hest , een wetenschapper bij NREL.
Een van de eerste toepassingen zou de fabricage van siliciumzonnecellen kunnen zijn, het meest voorkomende type zonnecel dat tegenwoordig wordt verkocht. Silicium absorbeert licht en zet het om in elektronen, en vervolgens verzamelt een reeks zilveren lijnen die op het silicium zijn gedrukt, deze elektronen, waardoor een elektrische stroom ontstaat. Bij conventionele fabricage worden deze zilverlijnen bedrukt met zeefdruk. De zilverinkt die in het nieuwe proces wordt gebruikt, is veel beter geleidend dan de zilverpasta die bij zeefdrukken wordt gebruikt, en inkjetprinten is nauwkeuriger. Als gevolg hiervan kunnen veel dunnere lijnen worden afgedrukt – 35 tot 40 micrometer breed, vergeleken met 100 tot 125 micrometer breed met zeefdruk, zegt Van Hest. Minder zilver gebruiken bespaart geld. Het verbetert ook de prestaties van de zonnecel, omdat de dunnere lijnen minder van het actieve materiaal afschermen.
Schone energie: Een inkjetprinter voor het maken van prototype zonnecellen bij het National Renewable Energy Laboratory.
Het grootste voordeel, zegt Van Hest, is dat bij inkjetprinten, in tegenstelling tot zeefdrukken, geen druk op de siliciumwafer wordt uitgeoefend. Dat maakt het mogelijk om veel dunnere wafers te gebruiken, zegt hij. In conventionele zonnecellen zijn de wafels ongeveer 200 micrometer dik. Als je dunner gaat dan dat, zullen de meeste breken tijdens de productie, zegt Van Hest. Als je naar een contactloze methode gaat, hoef je je daar geen zorgen over te maken. Je kunt cellen gebruiken die zo dun zijn als honderd micrometer, of zelfs dunner. Dat betekent dat u 50 procent kunt besparen op de kosten van silicium. NREL besloot om twee belangrijke redenen de printers van iTi Solar te gebruiken, in tegenstelling tot die van andere fabrikanten. De eerste is de nauwkeurigheid van het systeem: de printers kunnen inkt aanbrengen met een nauwkeurigheid van 1 micrometer, in tegenstelling tot 10 tot 15 micrometer met andere systemen, zegt Van Hest. Het is ook gemakkelijk aan te passen aan het werken met verschillende inkten en verschillende zonneceltechnologieën. Het systeem kan bijvoorbeeld worden gebruikt om dunnefilmzonnecellen te vervaardigen die zijn gemaakt van halfgeleiders zoals koper-indium-gallium (di)selenide (CIGS), met inkten die NREL heeft ontwikkeld.
Inkjetprinten is al eerder overwogen voor de productie van zonnecellen. Er was aanvankelijk veel geroezemoes over - twee jaar geleden had iedereen het erover, zegt Bruce Morgan, CEO van iTi Solar. Toen de praktische resultaten werden gezien, raakten mensen ontmoedigd. Hij zegt dat het probleem was dat de printkoppen niet voldoende resolutie hadden, of dat bedrijven de vervormingen in de materialen waarop werd geprint niet begrepen. De eerste resultaten van het iTi Solar-systeem suggereren dat het deze problemen heeft opgelost. We hebben gezien wat het kan doen, en tot nu toe is het erg indrukwekkend, zegt Van Hest.
Het NREL-systeem is ontworpen om alleen prototypecellen te produceren. Van Hest zegt dat de technologie eenvoudig kan worden opgeschaald, bijvoorbeeld door het aantal printkoppen te vergroten, om veel cellen tegelijk te maken voor commerciële productie.