211service.com
Mikro saulės elementai atlaiko intensyvesnę saulės šviesą
Pradedanti įmonė tikisi sumažinti energijos generavimo naudojant koncentruotą saulės šviesą išlaidas, naudodama mikroskopinius saulės elementus, kurie gali sunaudoti dvigubai daugiau šviesos nei kitos plokštės, nereikalaujant brangios optikos ar aušinimo sistemų. Plokštės, pagamintos iš mažų ląstelių, kurias Durham, NC įsikūrusi įmonė Visada sukurta naudojant naują mikrospausdinimo technologiją, taip pat leidžia žymiai sutaupyti medžiagų sąnaudas. Sausio pabaigoje bendrovė paskelbė apie bendrą susitarimą su Siemens kurti demonstracines sistemas, pagrįstas jos technologija. „Semprius“ planuoja pradėti masinę modulių gamybą 2013 m.
Mikroelementas: „Semprius“ gaminami saulės elementai yra 600 mikrometrų kiekvienoje pusėje ir gali būti derinami su didelės galios optika. Pati ląstelė (juodas kvadratas centre) yra sumontuotas ant keraminio pagrindo su elektriniais kontaktais kiekvienoje pusėje.
Koncentruojančių lęšių pridėjimas prie saulės kolektorių padidina jų pagaminamos elektros energijos kiekį. Tačiau fotovoltiniai koncentratoriai prideda daug išlaidų saulės energijos įrenginiui. Pačios optinės sistemos yra brangios ir didelės – kuo didesnė ląstelė, tuo didesnis turi būti jos suporuotas lęšis. Intensyvesnė šviesa taip pat reiškia, kad daugiau efektyvumą mažinančios šilumos turi būti išsklaidyta naudojant aušintuvus arba ventiliatorius. Nors išlaidas iš dalies kompensuoja didelės koncentracijos fotovoltinės energijos efektyvumas, tai riboja galimą tokių koncentratorių sistemų galią. Du pagrindiniai koncentruotų saulės modulių tiekėjai, Amoniksas ir Emcore , abu parduoda sistemas, pagrįstas įprasto dydžio celėmis, kurios veikia esant 500 kartų didesnės saulės šviesos koncentracijai ir brangiomis aušinimo sistemomis.
„Semprius“ saulės moduliuose yra kvadratinių elementų matricos, kurių kiekvienoje pusėje yra tik 600 mikrometrų. Šios ląstelės turi tris puslaidininkius sluoksnius, kurių kiekvienas yra pagrįstas galio arsenidu ir sugeria skirtingą saulės šviesos juostą, ir yra pagamintos naudojant cheminio ėsdinimo ir spausdinimo derinį, o tai reiškia, kad išeikvojama mažiau žaliavų. Naudojant pigias optines sistemas, jie gali veikti 1000 kartų sutelktoje saulės šviesoje. Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos duomenimis, gautų modulių efektyvumas svyruoja nuo 25 iki 35 procentų ir jie gali aprūpinti elektros energija apie 10 centų už kilovatvalandę. Bendrovė tikisi, kad galutinės išlaidos, įskaitant įrengimą, bus 2–3 USD už vatą.
Praėjusiais metais mokslininkų atliktas tyrimas Sandijos nacionalinės laboratorijos Albukerke, NM, pasiūlė, kad mikroskopiniai saulės elementai gali pasiūlyti įvairių sąnaudų ir dizaino pranašumų. Sumažinate reikalingų puslaidininkių kiekį, todėl galite sutaupyti daug išlaidų, sako Gregory Nielsonas, Sandia projekto vyriausiasis mokslininkas. Ir su optika galite padaryti tai, ko negalite su didesniais elementais.
Mažesni saulės elementai efektyviau išsklaido šilumą. Kai ląstelės yra žemiau milimetro, jos taip efektyviai atmeta šilumą, jos bus tokios pat vėsios kaip vienos saulės skydelis, be jokių aušinimo sistemų, sako Nielsonas. Taip yra todėl, kad mažos ląstelės turi daug didesnį procentą viso ploto, skirto šilumą išsklaidžiusiems kraštams.
Saulės koncentratas: Šis saulės lęšių rinkinys koncentruoja šviesą į viduje esančius mikroskopinius saulės elementus.
Semprius ląstelių gamybos raktas yra spausdinimo procesas, kurį sukūrė mokslininkai, vadovaujami Džonas Rodžersas , Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius.
Saulės elementai paprastai gaminami puslaidininkinės plokštelės paviršiuje sudedant aktyvius sluoksnius, o po to supjaustant plokštelę į gabalus. „Semprius“ spausdinimo procesas prasideda lygiai taip pat apdorojant vaflius. Tačiau užuot pjaustydama, įmonė naudoja cheminį ėsdinimą, kad plokštelės paviršių supjaustytų į mikroskopines ląsteles, palikdama jas prie plokštelės paviršiaus mažu skirtuku. Pagrindinis ėsdinimo veiksmas yra aukojamo sluoksnio pridėjimas, kai apdorojamos plokštelės. Cheminis ėsdiklis suvalgo tik šį sluoksnį, pašalindamas ląsteles nuo paviršiaus. Tada robotas, turintis polimerinį antspaudą, juda virš plokštelės, paima ląsteles ir padeda jas ant keraminių pagrindų, atspausdintų elektriniais kontaktais, masyvo. Proceso metu naudojamas tik plonas plokštelės paviršiaus sluoksnis, kuris gali būti išsiųstas atgal į liejyklą pakartotiniam naudojimui. Kiekviena keturių colių plokštelė gali būti naudojama 36 000 elementų gamybai.
Tada kiekviena ląstelė yra padengta mažu sferiniu rutuliniu lęšiu. Paprastai ląstelės centre yra didžiulė karštoji vieta, tačiau rutulinis lęšis tolygiai paskirsto šviesą, sako Josephas Carras, „Semprius“ generalinis direktorius. Šie lęšiai fiksuoja saulės šviesą plačiu kampu. Galiausiai, objektyvo viršuje esantys elementai yra sugrupuoti į 14 colių matricas, kurių viršuje yra silikoniniai lęšiai, nukreipiantys saulės šviesą į mažesnius rutulinius lęšius. Kartu optinė sistema sukoncentruoja saulės šviesą 1000 kartų. Šios matricos yra sukrautos ant šviesos sekimo, kad būtų sukurtas 18 x 8 pėdų saulės modulis.
„Semprius“ planuoja licencijuoti savo spausdinimo technologiją, kad iki 2013 m. leistų masiškai gaminti modulius. Bendrovė planuoja kartu su „Siemens“ kurti saulės stebėjimo valdymo sistemas ir toliau plėtoti mikrospausdinimo technologiją, suderinamą su įvairiomis puslaidininkinėmis medžiagomis, įskaitant silicį. .