211service.com
Nieuwe productietechnologie kan goedkopere zonnecellen betekenen
Een nieuwe manier om dunne, uniforme coatings te maken, ontwikkeld aan de Rice University, zou de kosten van het maken van conventionele siliciumzonnecellen kunnen verlagen en zou de weg kunnen openen voor nieuwe soorten zonnecellen die veel efficiënter of goedkoper zijn dan conventionele.
Zonnemachine: De CEO van Natcore Technology demonstreert een prototype AR-Box, die een nieuwe op vloeistof gebaseerde depositietechnologie gebruikt om antireflecterende coatings aan te brengen.
De technologie, die coatings aanbrengt in een op vloeistof gebaseerd proces bij lage temperatuur in plaats van het nu op gas gebaseerde proces op hoge temperatuur, wordt gecommercialiseerd door Natcore Technology, een startup in Red Bank, New Jersey. Het bedrijf is van plan de technologie te gebruiken om een standaardstap in de conventionele productie van zonnecellen te vervangen: het toevoegen van een antireflecterende coating aan siliciumwafels om ze te helpen meer licht te absorberen. Het zal ook een meer geavanceerde antireflectietechnologie bieden, genaamd zwart silicium.
Tegelijkertijd ontwikkelt Natcore meer geavanceerde toepassingen van het proces, waaronder het fabriceren van zonnecellen gemaakt van koolstofnanobuizen of nanoschaalkristallen die kwantumdots worden genoemd. Het zal waarschijnlijk jaren duren voordat dergelijke zonnecellen op de markt komen, maar ze zouden veel beter kunnen presteren dan conventionele zonnecellen. Nano-zonnecellen zijn al eerder geprobeerd, maar het bedrijf denkt dat zijn nieuwe productietechnologie ze betaalbaar kan maken.
Als vervanging voor processen bij hoge temperatuur op een conventionele productielijn, kan het op vloeistof gebaseerde proces de productiekosten verlagen. Natcore's CEO, Charles Provini, schat dat het vervangen van een conventionele coatingmachine door een van zijn bedrijven een zonneproducent ongeveer $ 1 miljoen aan elektriciteitskosten per jaar kan besparen.
Fabrikanten gebruiken momenteel geen op vloeistof gebaseerde processen voor antireflectiecoatings, deels omdat het moeilijk was om de coating uniform genoeg te maken voor zonnecellen. Het probleem komt voort uit de manier waarop een vloeibaar proces doorgaans werkt. De coating vormt zich als reactanten in de vloeistof een interactie aangaan met een oppervlak. Naarmate de reactanten worden opgebruikt, veranderen de afzettingssnelheden, wat resulteert in variaties in de dikte van de coating. Onderzoekers van Rice hebben dit probleem aangepakt door een systeem te ontwikkelen voor het continu aanvullen van de reactanten en tegelijkertijd de dikte van de films nauwlettend in de gaten te houden.
Een van Natcore's geavanceerde nano-zonnecelontwerpen omvat het afzetten van lagen kwantumstippen op een siliciumzonnecel. De kwantumstippen zijn ontworpen om kleuren te absorberen die silicium niet kan, waardoor de efficiëntie van zonnecellen mogelijk wordt verdubbeld. Dit is al eerder geprobeerd, maar het vormen van een laag kwantumdots vergde dure verwerkingstechnologie en het bleek moeilijk om de kwantumdots op afstand te houden om ongewenste elektrische ontladingen ertussen te voorkomen. Het Natcore-proces is goedkoop en biedt een manier om de rangschikking van de kwantumdots te regelen door ze te coaten met een laag siliciumdioxide die als afstandhouder fungeert. Het bedrijf heeft besloten om te beginnen met het coaten van conventionele siliciumzonnecellen om het voor de industrie gemakkelijker te maken om de technologie over te nemen, maar kan uiteindelijk de siliciumwafels afschaffen voor een volledig op kwantumdot gebaseerde zonnecel die meer dan één type kwantumcel gebruikt. stip om het volledige bereik van golflengten in zonlicht efficiënt te absorberen.
Een ander ontwerp, dat Natcore samen met Kodak ontwikkelt, omvat het gebruik van het vloeibare depositieproces om een netwerk van koolstofnanobuisjes te coaten met een zonne-halfgeleidermateriaal om dunne, flexibele zonnecellen te produceren. Natcore zegt dat zonnecellen met dit ontwerp ongeveer net zo efficiënt kunnen zijn als conventionele siliciumzonnecellen, maar ongeveer de helft minder kosten om te maken, grotendeels omdat ze gemaakt kunnen worden met dezelfde apparatuur die Kodak heeft gebruikt om fotografische film te maken. Omdat de zonnecellen licht en flexibel zouden zijn, zouden ze ook gemakkelijker te installeren zijn, waardoor de installatiekosten zouden halveren, schat Natcore.
Andrew Barron, de hoogleraar scheikunde en materiaalkunde aan de Rice University die de technologie voor vloeibare depositie ontwikkelde, zegt dat het ontwerp van koolstofnanobuisjes dichter bij commercialisering staat dan de kwantumdot. Hij zegt dat onderzoekers kleine prototype-zonnecellen hebben gemaakt - het resterende ontwikkelingswerk heeft te maken met het uitwerken van de details van de productie. De quantumdot-zonnecellen bevinden zich nog in een vroeg stadium: de onderzoekers hebben tot nu toe alleen het vloeibare proces gebruikt om aan te tonen dat het mogelijk is om de quantumdots naar behoefte te verdelen. Ze hebben nog geen zonnecellen gebouwd.
Natcore heeft ongeveer $ 6 miljoen opgehaald via een openbare aanbieding op een Canadese effectenbeurs. Het heeft ook joint venture-overeenkomsten getekend met bedrijven in China en Italië. Het bedrijf is van plan zijn technologie aan anderen in licentie te geven, in plaats van zelf zonnecellen te produceren. Het test momenteel een prototypeversie van een vloeibare depositiemachine op commerciële schaal, en Provini zegt dat het bedrijf vier zonnecelfabrikanten in de rij heeft staan om de commerciële versie van de machine te kopen, als het bedrijf bepaalde technische mijlpalen haalt.