211service.com
Šviesos fokusavimas ant silicio karoliukų
Japonijos įmonė sukūrė naują saulės elementų gamybos būdą, kuris sumažina gamybos sąnaudas net 50 procentų. Fotovoltinės (PV) ląstelės sudarytos iš tūkstančių mažų silicio sferų, apsuptų šešiakampiais atšvaitais, matricų.
Silicio sferos: Gaminant saulės elementus iš mažyčių silicio sferų (viršutinis vaizdas, juodas), naudojamos medžiagos kiekis gali sumažėti tik iki penktadalio. Šešiakampiai atšvaitai (vidurinis vaizdas) užtikrina, kad didžioji dalis šviesos patektų į sferas. Lankstus folijos pagrindas reiškia, kad saulės elementus galima pritaikyti įvairioms reikmėms (vaizdas apačioje).
Pagrindinis sistemos privalumas yra tai, kad ji sumažina bendrą reikalingą silicio kiekį, sako Mikio Murozono, bendrovės prezidentas. „Clean Venture“ 21 (CV21), įsikūrusi Kiote, Japonijoje. Mes naudojame penktadalį neapdorotos silicio medžiagos, palyginti su tradiciniais PV elementais, sako jis.
Tai gali labai pakeisti bendras saulės elementų gamybos sąnaudas, sako Howardas Branzas , vyriausiasis mokslininkas Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija ’s Nacionalinis fotoelektros centras , Golden, CO. Apie 20–30 procentų saulės elementų modulio kainos sudaro neapdoroto silicio kaina, sako jis.
CV21 savo elementus pradėjo gaminti spalį; pirmasis iš 10 kilovatų galios modulių bus parduodamas šį mėnesį. Nors iš pradžių šie moduliai kainuos maždaug tiek pat, kiek ir tradicinės veislės, 2008 m. kaina turėtų sumažėti 30 proc., nes gamyba gegužę padidės nuo 1 000 elementų per dieną iki 60 000 elementų per dieną, sako Murozono. Galutinis tikslas yra iki 2010 m. padaryti juos 50 procentų pigesnius nei esamos ląstelės, sako jis.
Sferinius saulės elementus iš pradžių „Texas Instruments“ pasiūlė maždaug prieš 30 metų, sako Branzas. Tačiau nors jie turėjo galimybę sumažinti naudojamo silicio kiekį, jie atnešė daugybę naujų problemų. Pavyzdžiui, dėl lenktų paviršių gali atsispindėti daugiau šviesos, o tai sumažina jų efektyvumą. Be to, tik pusė sferos iš tikrųjų patenka į šviesą. Taip pat tarp sferų, išdėstytų matricose, susidaro dideli tarpai, kurie gali dar labiau sumažinti saulės elemento efektyvumą.
CV21 sprendimas buvo įdėti kiekvieną vieno milimetro skersmens silicio sferą į savo šešiakampį aliuminio atšvaitą. Jie veikia kaip automobilio priekiniai žibintai, bet atvirkščiai, užtikrindami, kad bet kokia šviesa, pataikanti į atšvaitą, būtų nukreipta į sferą. Kai naudojamas šis metodas, naudojama net apatinė sferos dalis. Šešiakampė atšvaitų forma leidžia juos sujungti be tarpo tarp jų. Iš esmės tai yra mini koncentratoriai, sako Branzas.
Pačios sferos susideda iš teigiamai legiruoto (p tipo) silicio rutulio. Rutulio paviršius yra apdorotas, kad jis būtų neigiamai legiruotas (n tipo), taip pat pridedama antirefleksinė danga. Šie du išoriniai sluoksniai sudaro fotovoltinės puslaidininkinės medžiagos pagrindą. Tada sferos sujungiamos su elektrodu ant lankstaus folijos pagrindo per skylę reflektoriaus apačioje.
Lankstus folijos pagrindas reiškia, kad modulius galima formuoti įvairioms reikmėms. Galite juos montuoti ant hibridinių elektromobilių ir lenktų čerpių ant stogų, sako Murozono.
Manau, kad technologija veikia, sako Branzas. Tačiau kyla klausimas, ar įmonė gali padaryti saulės elementus efektyvesnius. Jis sako, kad šiuo metu gaminamų ląstelių efektyvumas yra tik apie 10 procentų. Šiuo metu dauguma saulės elementų yra 14–15 procentų efektyvūs.
Sąnaudų sumažinimas 30 procentų nepadeda, jei tam pačiam elektros energijos kiekiui pagaminti reikia 30 procentų daugiau elementų, sako Branzas.
Murozono teigia, kad yra būdų, kaip padaryti ląsteles efektyvesnes, pavyzdžiui, gerinant silicio grynumą ir kokybę. Sferų dydžio sumažinimas iki 0,8 milimetro taip pat turėtų pagerinti našumą, o sąnaudas dar labiau sumažinti naudojant 20 procentų mažiau silicio. Mes ketiname padidinti efektyvumą iki 13 procentų 2008 m., o iki 15 procentų iki 2010 m., sako Murozono.
Visame pasaulyje trūksta aukštos kokybės silicio, sakoma Charlesas Cromeris , tyrėjas Floridos saulės energijos centre, Cocoa, FL. Šį trūkumą daugiausia lėmė auganti integrinių grandynų ir saulės elementų paklausa, o tai tik padidino daug silicio naudojančių fotovoltinių elementų kainą. Taigi saulės elementas, kuris naudoja daug mažiau silicio nei jo konkurentai, turėtų suteikti CV21 tikrą pranašumą mažinant išlaidas. Tačiau vien todėl, kad jie gali juos atpiginti, dar nereiškia, kad jie juos parduos vartotojams perpus pigiau, sako Cromer.