Nanodraadinkt van een startup verhoogt de efficiëntie van zonnecellen

Inkt gevuld met microscopisch kleine halfgeleiders, nanodraden genaamd, zou zonne-energie goedkoper kunnen maken door de efficiëntie van zonnepanelen met 25 procent te verhogen, zonder veel kosten aan de productie toe te voegen, zegt Sol Voltaic , een startup die $ 11 miljoen heeft opgehaald en die deze week zijn voornemen aankondigde om de inkt te commercialiseren.

Nano-inkt: Een weergave van nanodraden die de prestaties van zonnecellen kunnen verbeteren.

De inkt is gebaseerd op twee vorderingen van de Universiteit van Lund in Zweden. Professor Lars Samuelson toonde aan dat nanodraden de efficiëntie van zonnecellen kunnen verbeteren, en hij ontwikkelde een nieuwe manier om nanodraden te maken waardoor ze praktisch in het gebruik kunnen worden.

Het verhogen van de efficiëntie van zonnecellen is een van de meest effectieve manieren om de kosten van zonne-energie te verlagen, omdat het de kosten per watt van zonnepanelen kan verlagen en de installatiekosten kan verlagen, omdat er minder zonnepanelen nodig zijn (zie Alta Devices: Finding een zonne-oplossing).

Het in Lund, Zweden gevestigde Sol Voltaics is van plan apparatuur te ontwikkelen om nanodraadinkt te produceren en deze vervolgens aan bestaande fabrikanten te verkopen. De inkt zal naar verwachting de efficiëntie verhogen door zonnecellen te helpen meer zonlicht te absorberen.

Onderzoek naar het maken van nanodraden voor fotovoltaïsche zonne-energie is al jaren aan de gang, maar het vervaardigen van nanodraden is nog nooit op een economische manier gedaan (zie Nanodraden zuigen licht van om hen heen en hoe de kracht van zonnepanelen te verdubbelen). Nanodraden worden meestal gekweekt op een substraat in een batchproces dat te duur is voor grootschalige productie.

Het team van de Lund University onder leiding van Samuelson heeft een alternatieve methode ontwikkeld die het substraat overbodig maakt. Het begint met het verdampen van goud om aerosol-nanodeeltjes te produceren, die samen met twee andere gassen in een buisvormige oven stromen. Het goud dient als een zaadje dat een reactie met de gassen katalyseert om nanodraden van galliumarsenide te vormen. In een papier gepubliceerd in Natuur afgelopen december zeiden de Lund-onderzoekers dat het proces, aerotaxie genaamd, galliumarsenide-nanodraden 20 tot 1.000 sneller kan laten groeien dan batchdepositiemethoden. Door de temperatuur en reactietijd te regelen, kunnen ze de afmetingen van de nanodraden regelen, wat essentieel is voor het optimaliseren van hun prestaties voor zonnecellen.

Brian Korgel, een professor in chemische technologie aan de Universiteit van Texas, zegt dat aerotaxie het potentieel heeft om te worden opgeschaald naar een continu proces. Het maken van grote volumes zou een van de grootste technische uitdagingen overwinnen bij het opschalen van de productie van nanodraad in de gasfase, zegt hij.

In een aparte krant in Wetenschap eerder dit jaar toonden dezelfde onderzoekers van de Lund University aan dat arrays van deze nanodraden gemaakt met de aerotaxy-methode de efficiëntie van indiumfosfide-zonnecellen met 13,8 procent verbeterden door meer licht op te vangen.

De volgende stap voor Sol Voltaics is om aan te tonen dat het effect ook werkt op silicium zonnecellen, het meest voorkomende type, zegt CEO Dave Epstein. Daarna is het van plan om apparatuur te ontwikkelen om de nanodraden te vervaardigen. Hij schat dat de inkt een of twee cent per watt zou toevoegen aan de productiekosten - het kost momenteel minder dan 75 cent per watt om zonnepanelen te maken. Er is maar één gram nanodraden nodig om een ​​vierkante meter van een siliciumzonnepaneel te bedekken, dus ze hebben maar een heel kleine hoeveelheid materiaal nodig, zegt hij.

Alles wijst erop dat, zelfs als er extra kosten zijn, de verhoogde efficiëntie veel groter zal zijn dan de kosten, zegt Alf Bjørseth, de oprichter van REC Solar en een investeerder in Sol Voltaics.

Als de nanodraad-inkt-op-siliciumbenadering effectief is, is het bedrijf van plan om in 2015 met kleinschalige productie te beginnen. Het verwacht $ 50 miljoen nodig te hebben - veel minder dan een volledige zonnefabriek - om op commerciële schaal te produceren, aangezien het alleen een add-on product verkopen.

zich verstoppen