211service.com
Efektīvi, lēti saules elementi
Jauns lēts veids, kā piestiprināt spoguļus pie silīcija, nodrošina ļoti efektīvas saules baterijas, kuru ražošana nemaksā daudz. Šī tehnika varētu novest pie saules paneļiem, kas ražo elektroenerģiju par vidējo elektroenerģijas cenu Amerikas Savienotajās Valstīs.
Papildu pārdomas: Šī jaunā saules baterija ir ārkārtīgi efektīva, taču to var izgatavot lēti, pateicoties jaunai tehnikai spoguļu piestiprināšanai pie silīcija.
Suniva Atlantā bāzētais jaunuzņēmums ir izgatavojis saules baterijas, kas aptuveni 20 procentus no saules gaismas, kas uz tām krīt, pārvērš elektrībā. Tas ir vairāk nekā 17 procenti salīdzinājumā ar iepriekšējiem saules baterijām un ir tuvu labāko saules bateriju efektivitātei tirgū. Bet atšķirībā no citām augstas efektivitātes silīcija saules baterijām, saka Ajeet Rohatgi , uzņēmuma dibinātājs un galvenais tehnoloģiju vadītājs, Suniva ir izgatavoti, izmantojot zemu izmaksu metodes. Viena no šādām metodēm ir sietspiede, salīdzinoši lēts process, līdzīgi kā sietspiedes process, ko izmanto T-kreklu drukāšanai.
Līdz šim saules bateriju augstās izmaksas ir ierobežojušas to lomu elektroenerģijas ražošanā, veidojot mazāk nekā 1 procentu no elektroenerģijas visā pasaulē. Rohatgi aprēķina, ka uzņēmuma zemo izmaksu ražošanas metodes padarīs saules enerģiju konkurētspējīgu ar parastajiem avotiem, saražojot elektroenerģiju par aptuveni 8 līdz 10 centiem par kilovatstundu, kas ir vidējās elektroenerģijas izmaksas Amerikas Savienotajās Valstīs un daudz mazāk nekā cenas daudzos tirgos.
Suniva šūnas ir efektīvas galvenokārt tāpēc, ka tās var notvert gaismu, noturot fotonus saules baterijas aktīvajā materiālā, līdz to enerģiju var izmantot elektronu atbrīvošanai un elektriskās strāvas ģenerēšanai. Gaismas uztveršanas pamatjēdziens nav jauns. Tas balstās uz silīcija slāņa priekšējās virsmas teksturēšanu, kas veido saules baterijas aktīvo materiālu. Tekstūra rada šķautnes, kas novirza ienākošo gaismu, laužot to tā, ka tā vietā, lai izietu tieši caur silīciju, tā virzās pa silīcija slāņa garumu. Tādējādi fotoni ilgāk paliek materiālā, un tiem ir lielāka iespēja tikt absorbētiem materiālā esošajos atomi. Kad tas notiek, fotonu enerģija var atbrīvot elektronus, kas tiek izmantoti strāvas ģenerēšanai.
Gaismas uztveršanu var uzlabot, savienojot teksturētu virsmu ar atstarojošu slāni silīcija slāņa aizmugurē. Spogulis saglabā gaismu saules elementā vēl ilgāk, vēl vairāk palielinot atbrīvoto elektronu skaitu. Rezultātā silīcijs var būt puse no tā parastā biezuma, vienlaikus absorbējot tādu pašu gaismas daudzumu. Izmantojot mazāk dārgu materiālu, izmaksas tiek samazinātas tieši. Taču tas arī ļauj saules bateriju ražotājiem iztikt ar lētākām, mazāk tīrām silīcija formām. Parastajā saules baterijā, kam var būt 200 mikrometru biezs silīcija slānis, materiālā esošie piemaisījumi var viegli notvert elektronus, pirms tie sasniedz virsmu un izplūst, lai radītu strāvu. Tomēr tikai 100 mikrometrus biezā silīcija slānī elektroniem ir mazāks attālums, lai pārvietotos, tāpēc ir mazāka iespēja, ka tie pirms izkļūšanas saskarsies ar piemaisījumiem. Zemākas kvalitātes silīcijs ir daudz lētāks un vieglāk izgatavojams nekā augsti rafinēts silīcijs, ko parasti izmanto saules baterijās.
Daži uzņēmumi jau ir ieviesuši produktus, kas sapāro teksturētu priekšpusi ar spoguļu aizmuguri, un ir pierādīts, ka šī tehnika labi darbojas laboratorijās gadiem ilgi. Bet atstarojošā slāņa pievienošana parasti prasa dārgu apstrādi un litogrāfiju. Rohatgi ir izstrādājis patentētus materiālus, kurus var iekļaut saules baterijās, izmantojot sietspiedi. Tas kopā ar citiem sasniegumiem, kas vienkāršo ražošanas procesu, ļāva uzņēmumam ražot ļoti efektīvas šūnas ar zemām izmaksām.
Tonio Buonassisi MIT mašīnbūves profesors saka, ka Suniva jaunā saules baterija ir aizraujoša, jo tā ir pierādījums tam, ka dažas no augstas efektivitātes tehnoloģijām, pie kurām laboratorijā ir strādāts gadiem ilgi, var būt pielietojamas tirgū. Viņš saka, ka Suniva lēmums izmantot šādas tehnoloģijas ir risks, no kura lielākā daļa citu saules bateriju uzņēmumu ir izvairījušies. Tagad, kad Suniva ir izstrādājusi veidu, kā lēti izmantot šīs metodes, viņš prognozē, ka citi saules bateriju uzņēmumi varētu būt spiesti rīkoties līdzīgi, lai konkurētu.
Protams, līdz mērķa sasniegšanai — 8 līdz 10 centi par kilovatu — atlicis ievērojams darbs. Suniva ir demonstrējusi būtisko pirmo soli, kas ir parādīt, ka tā var izgatavot saules baterijas, kuru efektivitāte ir vairāk nekā 20 procenti, izmantojot sietspiedi. Rezultātus apstiprināja Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija , Golden, CO. Taču šiem testiem Suniva izmantoja šūnas ar 200 mikrometru biezām silīcija plāksnēm, un, lai sasniegtu 8 centus par kilovatu, būs nepieciešamas 100 mikrometru vafeles. Ir konstatēts, ka tas ir tehniski iespējams. Izaicinājums ir iegūt lielu daudzumu šāda silīcija, jo plānās vafeles nav komerciāli pieejamas, saka Rohatgi. Turklāt rūpnīcas būs jāpārveido, lai tās varētu apstrādāt 100 mikrometru šūnas, kuras var salūzt iekārtas, kas paredzētas biezāku plāksnīšu apstrādei.
Uzņēmuma prioritāte tagad ir palielināt savu ļoti efektīvo 200 mikrometru elementu ražošanu, kas joprojām varētu samazināt saules enerģijas izmaksas. Kad tā ir izveidojusi liela apjoma ražošanu, nākamais solis ir plānāku vafeles ieviešana, vēl vairāk samazinot izmaksas.