211service.com
Maszyna Xerox do super paneli słonecznych
Gigant technologiczny, który jest synonimem kserokopii dokumentów, skupił się na wysoce wydajnych panelach słonecznych.
Naukowcy z PARC, spółki zależnej Xerox, zajmującej się badaniami i rozwojem, twierdzą, że opracowują nowy proces drukowania cyfrowego, który może znacznie obniżyć koszty masowej produkcji skoncentrowanych słonecznych systemów fotowoltaicznych. Takie systemy mogą radykalnie zwiększyć wydajność ogniw słonecznych, wykorzystując soczewki do koncentracji i skupiania światła słonecznego na małych ogniwach.
Zwiększenie wydajności może być skutecznym sposobem na obniżenie kosztów modułów słonecznych, których cena już drastycznie spadła w ciągu ostatnich kilku lat. Znaczna część kosztów konwencjonalnych systemów krzemowych wynika obecnie z takich rzeczy, jak okablowanie, instalacja i pozwolenia. Bardziej wydajne panele oznaczałyby, że potrzebujemy ich mniej, aby wyprodukować taką samą ilość energii, co z kolei obniża koszty sprzętu i instalacji. Jednak skoncentrowana technologia fotowoltaiczna jak dotąd nie zyskała atrakcyjności, ponieważ nadal jest zbyt droga i nieporęczna, aby konkurować z konwencjonalnymi krzemowymi panelami słonecznymi.
PARC ma nadzieję, że technologia stanie się bardziej konkurencyjna poprzez zmniejszenie komponentów i zaprojektowanie nowej płaskiej obudowy oraz opracowanie stosunkowo niedrogiego procesu produkcyjnego. Nowy proces będzie opierał się na większych wysiłkach naukowców z PARC w celu wynalezienia nowego rodzaju drukarki, która może precyzyjnie nanosić atramenty wykonane z maleńkich chipów półprzewodnikowych, zwanych chipletami, przy użyciu zasad montażu podobnych do tych stosowanych w kserokopiarkach Xerox.
Do tej pory zademonstrowali jedynie zdolność tworzenia urządzeń o małej skali poprzez połączenie kilku drukowanych chipletów. Ale ostatecznie technika ta może umożliwić ludziom projektowanie i drukowanie bardzo dużych układów małych elementów elektrycznych i optycznych w sposób podobny do sposobu, w jaki projektowaliby i drukowali dokument za pomocą drukarki Xerox, twierdzą naukowcy z PARC. Twierdzą, że powinno to umożliwić opracowanie nowej klasy urządzeń elektronicznych, składających się z drukowanych układów różnego rodzaju chipletów.
Pierwszym prawdziwym zastosowaniem może być nowy rodzaj systemu zasilania energią słoneczną. W sierpniu grupa PARC wraz ze współpracownikami z Sandia National Laboratories zdobyła grant od ARPA-E na zastosowanie innowacyjnego procesu drukowania do budowy mikroskalowych macierzy ogniw fotowoltaicznych na płaskim panelu, a grupa ma na to trzy lata ( zobacz DOE Próby szybkiego uruchomienia skoncentrowanej energii słonecznej ).
W ostatnich latach inżynierowie opracowali sposoby zmniejszania komponentów potrzebnych do koncentracji i skupiania światła słonecznego do milimetrowej skali. Naukowcy z Sandia National Laboratories opracowali mikroskalowe ogniwa słoneczne, które można łączyć z elementami skupiającymi w płaskiej konstrukcji. Ale im mniejsze elementy, tym więcej poszczególnych części jest do złożenia na dany obszar i muszą być ułożone z niezwykłą precyzją, mówi Patryk Maeda , główny inżynier w PARC.
Obecna metoda, która polega na zautomatyzowanym systemie, który zbiera poszczególne komponenty i umieszcza je w docelowych miejscach, jest zbyt kosztowna, aby osiągnąć ambitny cel kosztowy ARPA-E, mówi Maeda. Naukowcy z PARC twierdzą, że nowe podejście do drukowania może doprowadzić do szybkiego procesu produkcyjnego, który jest o rzędy wielkości tańszy w budowaniu tych systemów w mikroskali na dużych obszarach.
Obecnie dużym wyzwaniem jest zaprojektowanie i zbudowanie systemu z setkami chipletów połączonych ze sobą, mówi Eugeniusz Chow , główny naukowiec PARC. W ciągu trzech lat grupa musi dostarczyć działający elektrycznie zestaw chipletów ogniw słonecznych. Taka płyta montażowa mogłaby następnie zostać połączona z miniaturowymi elementami optycznymi, które można wykonać metodami powszechnie stosowanymi do wytwarzania wielkopowierzchniowych błon optycznych stosowanych w płaskich wyświetlaczach.
Jak mówi Chow, finansowanie ARPA-E skłoniło grupę do bardziej poważnego podejścia do zastosowań przemysłowych w procesie drukowania chipletów. Ale przed nami jeszcze długa droga.