211service.com
Kā dubultot saules paneļu jaudu
Mēģinot vēl vairāk samazināt saules enerģijas izmaksas, Bandgap inženierija , jaunuzņēmums Voburnā, Masačūsetsā, izstrādā uz nanovadiem balstītu saules bateriju, kas galu galā varētu radīt divreiz vairāk enerģijas nekā parastās saules baterijas.
Tas ir ilgtermiņa projekts, bet tikmēr uzņēmums gatavojas sākt pārdot vienkāršāku tehnoloģijas versiju, izmantojot silīcija nanovadus, kas var uzlabot parasto silīcija saules bateriju veiktspēju un samazināt izmaksas. Bandgap saka, ka tā nanovadi, kurus var uzbūvēt, izmantojot esošos ražošanas rīkus, palielina saules bateriju jaudu, palielinot gaismas daudzumu, ko šūnas var absorbēt.
Pašlaik lielākā daļa saules paneļu ražotāju neceļ jaunas rūpnīcas, jo viņu produktu tirgus ir pārpildīts. Bet, ja tirgus apstākļi uzlabosies un ražotāji sāks būvēt, viņi varēs ieviest lielākas izmaiņas ražošanas līnijās. Tādā gadījumā Bandgap tehnoloģija varētu ļaut ievērojami mainīt saules baterijas. Piemēram, palielinot gaismas absorbciju, tas varētu ļaut ražotājiem izmantot daudz plānākas silīcija plāksnes, samazinot lielāko daļu saules bateriju izmaksu. Tas varētu arī ļaut ražotājiem izmantot vara vadus, nevis dārgākus sudraba vadus, lai savāktu lādiņu no saules paneļiem.
Šīs izmaiņas varētu novest pie saules paneļiem, kas pārvērš vairāk nekā 20 procentus no saules gaismas enerģijas elektrībā (salīdzinājumā ar aptuveni 15 procentiem lielākajā daļā saules bateriju pašlaik), taču to ražošana un uzstādīšana maksā tikai USD 1 par vatu, saka Ričards Chleboski, Bandgap izpilddirektors. (Saules iekārtas tagad maksā dažus dolārus par vatu atkarībā no to lieluma un veida.) Sistēmas darbības laikā izmaksas būtu no 6 līdz 10 centiem par kilovatstundu. Tas joprojām ir augstāks par pašreizējām dabasgāzes enerģijas izmaksām Amerikas Savienotajās Valstīs, kas ir aptuveni 4 centi par kilovatstundu. Taču tas ir pietiekami zems, lai nodrošinātu saules enerģijas nozīmīgu tirgu daudzās pasaules daļās, kur enerģijas izmaksas var būt augstākas, vai noteiktos nišas tirgos Amerikas Savienotajās Valstīs.
Tikmēr Bandgap izmanto tehnoloģiju, kas kādreiz varētu pietiekami uzlabot efektivitāti, lai saules enerģija varētu plaši konkurēt ar fosilo kurināmo. Divkāršojiet saules bateriju efektivitāti, ievērojami nepalielinot ražošanas izmaksas, un jūs ievērojami samazināsiet saules paneļu izmaksas par vatu un uz pusi samazināsiet uzstādīšanas izmaksas, kas pašlaik ir lielākais saules enerģijas izmaksas, nodrošinot iespēju iegūt tādu pašu enerģijas daudzumu. uz pusi mazāk šūnu.
Gan šūnas Bandgap, gan tās cer ražot ilgtermiņā, ir balstītas uz ideju samazināt enerģijas zudumus, kas parasti rodas, kad gaisma iet caur saules bateriju neabsorbēta vai kad tiek absorbēti noteikti gaismas viļņu garumi, bet ne. nav pietiekami daudz enerģijas, lai izspiestu elektronus, lai radītu elektrību. (Šī enerģija tiek izšķērdēta kā siltums.) Parastajā saules baterijā vismaz divas trešdaļas saules gaismas tiek izšķiestas — parasti daudz vairāk.
Uzņēmuma esošā tehnoloģija izmanto faktu, ka tad, kad gaisma saskaras ar nanovadiem, tā tiek lauzta tādā veidā, kas liek tai atsist apkārt saules baterijā, nevis vienkārši pārvietoties pa to vai atlecot no tās. Tas palielina tā absorbcijas iespējas (skatiet Melnā silīcija saules baterijas, lai uztvertu vairāk gaismas).
Bet tas, ko Bandgap galu galā vēlas darīt, ir mainīt veidu, kā gaisma tiek pārveidota par elektrību šūnā. Ja nanovadus var izgatavot pietiekami viendabīgi un ja tos var izveidot tā, lai to atomi sarindotos noteiktās plaknēs, sīkās struktūras varētu mainīt silīcija elektroniskās īpašības. Šīs izmaiņas varētu ļaut saules baterijām ražot elektroenerģiju no zemas enerģijas gaismas, kas parasti ražo tikai siltumu, saka Mārsija Bleka, uzņēmuma dibinātāja un galvenā tehnoloģiju vadītāja. Tas daļēji tiek darīts, nodrošinot veidu, kā apvienot enerģiju no vairāk nekā viena zemas enerģijas gaismas fotona.
Tehnoloģijas izstrāde var aizņemt daudzus gadus. Pirmkārt, tam ir nepieciešama ļoti precīza kontrole pār katra miljoniem nanovadu īpašībām. Turklāt saules bateriju izgatavošanai nepieciešamās metodes var nebūt pietiekami lētas vai uzticamas, lai tās ražotu plašā mērogā. Bet šādas saules baterijas teorētiski varētu pārvērst 60 procentus no saules gaismas enerģijas elektrībā. Praksē to būs grūti sasniegt, tāpēc uzņēmums tiecas uz pieticīgāku 38 procentu efektivitāti, kas joprojām ir vairāk nekā divas reizes lielāka nekā pašlaik ražotajām silīcija saules baterijām.
Pētnieki izmanto vairākas citas pieejas, lai ražotu ļoti augstas efektivitātes saules baterijas, piemēram, izmantojot kvantu punktus vai kombinējot vairāku veidu materiālus (skatiet TR10: Nanocharging Solar and New Materials Make Photovoltaics Better). Tomēr nanovadu tehnoloģija varētu būt vienkāršāka. Teorētiski šai pieejai ir daudz potenciālu priekšrocību, taču jums tā ir jāstrādā, saka Endrjū Normans, vecākais pētnieks Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijā Goldenā, Kolorādo. Bandgap vēl nav uzbūvējis saules baterijas, izmantojot pieeju, ko tā cer īstenot ilgtermiņā, taču ir veikti netieši mērījumi, kas parāda, ka tā nanovadi var mainīt silīcija elektroniskās īpašības. Tas joprojām ir izpētes fāzē, saka Bleks. Mēs esam ļoti godīgi pret investoriem — vēl ir daudz darāmā.