211service.com
Veiksmingi, pigūs saulės elementai
Naujas pigus būdas pritvirtinti veidrodžius prie silicio suteikia labai efektyvius saulės elementus, kurių gamyba nekainuoja daug. Taikant šią techniką gali būti sukurtos saulės baterijos, gaminančios elektros energiją už vidutinę elektros kainą Jungtinėse Valstijose.
Tolesnis apmąstymas: Šis naujas saulės elementas yra ypač efektyvus, tačiau jį galima pagaminti pigiai dėl naujos veidrodžių tvirtinimo prie silicio technikos.
Suniva Atlantoje įsikūręs startuolis sukūrė saulės elementus, kurie apie 20 procentų saulės spindulių, patenkančios į juos, paverčia elektra. Tai yra daugiau nei 17 procentų, palyginti su ankstesniais saulės elementais, ir artimas geriausių rinkoje esančių saulės elementų efektyvumui. Tačiau skirtingai nuo kitų didelio efektyvumo silicio saulės elementų, sako Ajeet Rohatgi , bendrovės įkūrėjas ir vyriausiasis technologijų pareigūnas, „Suniva“ gaminami naudojant pigius metodus. Vienas iš tokių būdų yra šilkografija, palyginti pigus procesas, panašus į šilkografijos procesą, naudojamą marškinėlių spausdinimui.
Iki šiol dėl didelės saulės elementų kainos jų vaidmuo energijos gamyboje yra nereikšmingas, nes visame pasaulyje sunaudojama mažiau nei 1 proc. Rohatgi apskaičiavo, kad bendrovės pigios gamybos technologijos leis saulės energijai konkuruoti su įprastiniais šaltiniais, gaminant elektrą už maždaug 8–10 centų už kilovatvalandę – tai vidutinė elektros kaina Jungtinėse Valstijose ir daug mažesnė nei kainos daugelyje rinkų.
Suniva elementai yra veiksmingi daugiausia dėl to, kad jie gali sulaikyti šviesą ir išlaikyti fotonus aktyvioje saulės elemento medžiagoje, kol jų energija gali būti panaudota elektronams išlaisvinti ir elektros srovei generuoti. Pagrindinė šviesos gaudymo koncepcija nėra nauja. Jis remiasi silicio sluoksnio, kuris sudaro aktyvią saulės elemento medžiagą, priekinio paviršiaus tekstūravimu. Tekstūra sukuria briaunų, nukreipiančių įeinančią šviesą, laužydama ją taip, kad, užuot tiesiogiai praeidama per silicį, ji keliauja per visą silicio sluoksnio ilgį. Taigi fotonai ilgiau išlieka medžiagoje ir turi didesnę tikimybę, kad juos sugers medžiagoje esantys atomai. Kai tai atsitiks, fotonų energija gali išlaisvinti elektronus, kurie naudojami srovei generuoti.
Šviesos sulaikymą galima sustiprinti suporavus tekstūruotą paviršių su atspindinčiu sluoksniu silicio sluoksnio gale. Veidrodis išlaiko šviesą saulės elemente dar ilgiau, dar labiau padidindamas išlaisvintų elektronų skaičių. Dėl to silicis gali būti pusė įprasto storio, o sugerti tą patį šviesos kiekį. Naudojant mažiau brangių medžiagų, išlaidos tiesiogiai sumažinamos. Tačiau tai taip pat leidžia saulės elementų gamintojams apsieiti su pigesnėmis, mažiau grynomis silicio formomis. Įprastuose saulės elementuose, kurių silicio sluoksnis gali būti 200 mikrometrų storio, medžiagoje esančios priemaišos gali lengvai sulaikyti elektronus, kol jie pasiekia paviršių ir išbėgti generuodami srovę. Tačiau vos 100 mikrometrų storio silicio sluoksnyje elektronai turi trumpesnį atstumą, todėl mažiau tikėtina, kad prieš ištrūkdami susidurs su priemaišomis. Žemesnės kokybės silicis yra daug pigesnis ir lengviau pagaminamas nei labai rafinuotas silicis, paprastai naudojamas saulės elementuose.
Kai kurios įmonės jau pristatė gaminius, kurie suporuoja tekstūruotą priekinę dalį su veidrodine nugara, ir buvo įrodyta, kad ši technika gerai veikia laboratorijose daugelį metų. Tačiau atspindinčio sluoksnio pridėjimas paprastai reikalauja brangaus apdorojimo ir litografijos. Rohatgi sukūrė patentuotas medžiagas, kurios gali būti įtrauktos į saulės elementus naudojant šilkografiją. Tai, kartu su kitais gamybos procesą supaprastinančiais pasiekimais, leido įmonei mažomis sąnaudomis gaminti labai efektyvius elementus.
Tonio Buonassisi MIT mechanikos inžinerijos profesorius teigia, kad naujasis Suniva saulės elementas yra įdomus, nes tai parodo, kad kai kurios didelio efektyvumo technologijos, kurios buvo daug metų dirbtos laboratorijoje, gali būti pritaikytos rinkoje. Jis teigia, kad Suniva sprendimas naudoti tokias technologijas yra rizika, kurios vengė dauguma kitų saulės elementus gaminančių įmonių. Dabar, kai Suniva sukūrė būdą, kaip pigiai pritaikyti šiuos metodus, jis prognozuoja, kad kitos saulės elementų įmonės gali būti priverstos konkuruoti taip pat.
Be abejo, dar reikia daug dirbti, kol bus pasiektas tikslas – 8–10 centų už kilovatą. Suniva pademonstravo esminį pirmąjį žingsnį – parodyti, kad naudojant šilkografiją ji gali pagaminti daugiau nei 20 procentų efektyvius saulės elementus. Rezultatus patvirtino Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija , Golden, CO. Tačiau šiems bandymams Suniva naudojo elementus su 200 mikrometrų storio silicio plokštelėmis, o norint pasiekti 8 centus už kilovatą, reikės 100 mikrometrų plokštelių. Nustatyta, kad tai techniškai įmanoma. Iššūkis yra įsigyti didelį kiekį tokio silicio, nes tokių plonų plokštelių nėra prekyboje, sako Rohatgi. Be to, gamyklas reikės pertvarkyti, kad būtų galima apdoroti 100 mikrometrų elementus, o mašinos, skirtos apdoroti storesnes plokšteles, gali sugesti.
Bendrovės prioritetas dabar yra padidinti savo labai efektyvių 200 mikrometrų elementų gamybą, o tai vis tiek galėtų sumažinti saulės energijos kainą. Pradėjus gaminti didelius kiekius, kitas žingsnis yra plonesnių plokštelių pristatymas, dar labiau sumažinant sąnaudas.