211service.com
Spilgtāks veids, kā izveidot saules baterijas
Saules bateriju izgatavošana ietver silīcija plāksnīšu pakļaušanu temperatūrai, kas pārsniedz 1000 °C. Process parasti ietver sildelementu izmantošanu, un tas prasa daudz enerģijas.
Jaunā optiskā krāsns, ko izstrādājuši pētnieki Nacionālajā atjaunojamās enerģijas laboratorijā Goldenā, Kolorādo, uzsilda saules vafeles, fokusējot uz tām gaismu. Tas ir daudz efektīvāks process, kas patērē apmēram pusi no parastās krāsns enerģijas. Vēl svarīgāk ir tas, ka jaunajā dizainā tiek izmantota arī gaisma, lai noņemtu noteiktus piemaisījumus no silīcija plāksnēm, kas var uzlabot gatavo elementu jaudu.
Darbs ir agrīnā stadijā - līdz šim pētnieki ir uzlabojuši iegūto saules bateriju efektivitāti tikai par pusi procentpunkta. Bet, pamatojoties uz laboratorijas testiem, viņi domā, ka var palielināt efektivitāti par četriem procentpunktiem, no aptuveni 16 procentiem līdz 20 procentiem, kas būtu liels darījums saules enerģijas nozarē, kas svin pat pusprocenta pieaugumu.
Augsta temperatūra ir nepieciešama vairāk nekā vienā saules bateriju ražošanas posmā. Krāsnis tiek izmantotas, lai ievadītu piedevas silīcijā, lai materiālā radītu elektriskos laukus, izveidotu elektriskus kontaktus un oksidētu virsmas, lai uzlabotu efektivitāti. Jaunā krāsns arī ļauj labāk kontrolēt dažus no šiem procesiem, kas var uzlabot saules baterijas efektivitāti.
NREL dizains nav vienīgais, kas silīcija apstrādei izmanto gaismu. Ātrās termiskās apstrādes krāsnis, ko izmanto mikroelektronikas rūpniecībā, arī izmanto gaismu, lai uzsildītu pusvadītājus. Taču jaunajās krāsnīs tiek izmantota ļoti atstarojoša un karstumizturīga keramika, lai nodrošinātu, ka gaismu absorbē tikai silīcija plāksne, nevis krāsns iekšpusē esošās sienas. Tas padara to daudzkārt efektīvāku, saka Bhushan Sopori, pētnieks, kas atbild par krāsns projektu NREL.
Precīzi izstrādājot krāsns iekšpuses formu, pētnieki var precīzi kontrolēt, kur tiek fokusēta gaisma, nodrošinot, ka vafeles tiek uzkarsētas vienmērīgi. Nepietiek ar to, ka vafele ir vienmērīgi izgaismota — malām ir jāsaņem vairāk gaismas, jo tās zaudē siltumu ātrāk nekā pārējā vafele.
Process samazina termisko spriegumu uz plāksnēm un ļauj precīzi kontrolēt ķīmiskās reakcijas, ko nodrošina karsēšana. Precīza apkures ātruma un laika kontrole var arī uzlabot saules baterijas elektriskos kontaktus, uzlabojot tā efektivitāti. Un tas padara praktisku ieviest oksidācijas posmu. Oksidēšanu parasti ir izmantojuši tikai daži ražotāji augstākās klases saules baterijām, taču jaunais process padarītu to lētāku un tādējādi ļautu to izmantot lielākam skaitam ražotāju.
Sopori saka, ka NREL ir izstrādājis procesus, kas labāk izmanto fotonisko efektu priekšrocības nekā ātrās termiskās apstrādes krāsnis. Kad fotoni mijiedarbojas ar silīciju, tie var izraisīt kaitīgu piemaisījumu, piemēram, dzelzs, izkļūšanu no materiāla, vienlaikus saglabājot labvēlīgos piemaisījumus, piemēram, boru, kas ir nepieciešams, lai saules baterija darbotos pareizi.
Pētnieki vēl nav sapratuši pilnīgu četru procentu punktu efektivitātes uzlabojumu, jo visi jaunie apstrādes posmi nav saderīgi ar citiem tradicionālās ražošanas posmiem. Sopori saka, ka viņi strādā, lai pārveidotu citus pasākumus, lai pilnībā izmantotu optiskās krāsns priekšrocības.
NREL arī sadarbojas ar Advanced Optical Systems, lai izstrādātu iekārtu, kas vienlaikus var apstrādāt ne tikai vienu vafeles, kā tas ir laboratorijas versijā, bet līdz pat 2000. Tik liela caurlaidspēja būs nepieciešama, lai krāsnis konkurētu ar tradicionālajām krāsnīm, kuru ekspluatācija ir lēta.