211service.com
Startup ma na celu obniżenie kosztów ogniw słonecznych o połowę
Technologie Twin Creeks — startup, który do dziś działa w tajemnicy — opracował sposób na wytwarzanie cienkich płytek z krystalicznego krzemu, który, jak twierdzi, może obniżyć koszty produkcji krzemowych ogniw słonecznych o połowę. Zademonstrował tę technologię w małej, 25-megawatowej rocznie fabryce ogniw słonecznych, którą zbudowała w Senatobii w stanie Mississippi.
Elastyczna moc: Wafle silikonowe o grubości 20 mikrometrów firmy Twin Creeks z powłoką metaliczną są elastyczne i mocne.
Siva Sivaram, dyrektor generalny Twin Creeks, mówi, że technologia firmy zmniejsza zarówno ilość potrzebnego krzemu, jak i koszty sprzętu produkcyjnego. Twierdzi, że firma może produkować ogniwa słoneczne za około 40 centów za wat, co w porównaniu do około 80 centów za najtańsze obecnie ogniwa słoneczne. Twin Creeks zebrał 93 miliony dolarów kapitału podwyższonego ryzyka, a także pożyczki ze stanu Mississippi i innych źródeł, z których zbudował swoją fabrykę energii słonecznej.
Konwencjonalny sposób wytwarzania krystalicznych płytek krzemowych — które stanowią większość ogniw słonecznych — polega na cięciu bloków lub cylindrów krzemowych na płytki o grubości 200 mikrometrów, proces, który zamienia około połowy krzemu w odpady. Przemysł wykorzystuje wafle o średnicy 200 mikrometrów, ponieważ znacznie cieńsze wafle są kruche i mają tendencję do pękania na linii produkcyjnej. Ale teoretycznie mogą mieć grubość od 20 do 30 mikrometrów i nadal być równie wydajne lub wydajniejsze w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną.
Proces Twin Creeks wytwarza wafle o grubości 20 mikrometrów w dużej mierze bez odpadów. Polega na nałożeniu cienkiej warstwy metalu, która sprawia, że są wystarczająco trwałe, aby przetrwać konwencjonalny sprzęt do przetwarzania ogniw słonecznych. Sivaram mówi, że dzięki znacznemu ograniczeniu użycia pił linowych i związanego z nimi sprzętu oraz produkcji cieńszych płytek, Twin Creeks zmniejsza ilość potrzebnego krzemu o 90 procent, a także znacznie zmniejsza koszty kapitałowe. Mówi, że technologię można dodać do istniejących linii produkcyjnych. Podstawowym planem firmy jest sprzedaż sprzętu produkcyjnego, a nie produkcja ogniw słonecznych. Spodziewam się, że do tego czasu w przyszłym roku będziemy mieli w terenie od pół tuzina do kilkunastu takich narzędzi – mówi.
Przyspieszenie energii słonecznej: Hyperion 3 firmy Twin Creeks to akcelerator jonów, który bombarduje płytki krzemu jonami wodorowymi w celu wytworzenia bardzo cienkich płytek słonecznych do ogniw słonecznych. Silikonowe płytki są rozmieszczone na zewnątrz struktury szprychy, która obraca się, gdy wafle są uderzane jonami.
Proces rozpoczyna się w komorze próżniowej, gdzie wysokoenergetyczna wiązka jonów wodorowych bombarduje trzymilimetrowe dyski z krystalicznego krzemu. Jony gromadzą się na dokładnej głębokości 20 mikrometrów, która jest kontrolowana przez napięcie wiązki. Gdy zgromadzi się wystarczająca ilość jonów, ramię robota szybko usuwa płytki, które są następnie umieszczane w piecu, w którym jony w krzemie tworzą mikroskopijne pęcherzyki gazowego wodoru, które rozszerzają się, tworząc drobne pęknięcia w płytce krzemowej i powodując 20-mikrometrowe- gruba warstwa silikonu do odpadania. Następnie firma nakłada metalową podkładkę na cienki krzem. (Zastrzeżony proces, którego używa, odróżnia ją od innej firmy, Astrowatt , co sprawia , że podobnie cienkie są wafle . Ale wafle Astrowatt są lekko zakrzywione, co może utrudnić ich obróbkę w konwencjonalnym sprzęcie produkcyjnym.)
Wafle Twin Creeks są kompatybilne z konwencjonalnym sprzętem do produkcji ogniw słonecznych oraz z procesami wykorzystywanymi obecnie do wytwarzania zaawansowanych projektów ogniw słonecznych, takich jak ogniwa heterozłączowe. Sivaram twierdzi, że proces jonów wodorowych działa z materiałami monokrystalicznymi innymi niż krzem, w tym z arsenkiem galu, półprzewodnikiem używanym do produkcji ogniw słonecznych o rekordowej na świecie wydajności.
Wykorzystanie wiązki jonów do tworzenia cienkich płytek z krystalicznego krzemu było rozważane już wcześniej, ale było to zbyt drogie, aby było to praktyczna metoda produkcji. Wymagało to akceleratora cząstek, który mógłby wytwarzać wiązki jonów o bardzo wysokim natężeniu prądu i bardzo wysokiej energii, a taka bestia nie istniała, mówi Sivaram. Aby technologia była opłacalna, Twin Creeks opracował akcelerator jonów, który jest 10 razy silniejszy niż jakikolwiek akcelerator dostępny na rynku, mówi.
Choć firma podkreśla, że technologia jest kompatybilna z istniejącymi liniami produkcyjnymi, wymaga co najmniej jednej zmiany. Zazwyczaj wafle są poddawane obróbce w celu uzyskania szorstkiej tekstury powierzchni, która pomaga im pochłaniać światło, a nie je odbijać. Tekstura jest wykonana z piramid, które są tak wysokie, jak wafle Twin Creeks są grube, więc nie jest praktyczne w użyciu z nowymi waflami. Sivaram mówi, że firma wdrożyła alternatywną technologię antyrefleksyjną, która pozwala jej ogniwom słonecznym działać równie dobrze, jak te wytwarzane w konwencjonalnym procesie.