211service.com
Wydajniejsze ogniwa słoneczne
Zmieniając sposób wytwarzania konwencjonalnych krzemowych paneli słonecznych, Dzień 4 Energia , startup z siedzibą w Burnaby w Kolumbii Brytyjskiej znalazł sposób na obniżenie kosztów energii słonecznej o 25 procent, mówi George Rubin, prezes firmy.
Lepsze komórki: Nowy projekt paneli słonecznych (góra) poprawia ich wydajność. Każdy panel składa się z szeregu kwadratowych ogniw słonecznych. Konwencjonalne ogniwo słoneczne (na dole) wymaga grubych srebrnych styków, które blokują światło i zmniejszają wydajność ogniwa. Nowa konstrukcja wykorzystuje nowatorską elektrodę, która eliminuje te srebrne styki.
Firma opracowała nową elektrodę, która wraz z przeprojektowaną strukturą ogniw słonecznych umożliwia panelom słonecznym pochłanianie większej ilości światła i działanie przy wyższym napięciu. Zwiększa to wydajność multikrystalicznych krzemowych paneli słonecznych ze standardu branżowego około 14% do prawie 17%. Ze względu na wyższą wydajność panele słoneczne Day4 generują więcej energii niż konwencjonalne panele, ale będą kosztować tyle samo, mówi Rubin. Szacuje, że koszt jednego wata energii słonecznej wyniósłby około 3 dolary, w porównaniu z 4 dolarami w przypadku konwencjonalnych ogniw słonecznych. Przełoży się to na ceny energii elektrycznej w wysokości około 20 centów za kilowatogodzinę na słonecznych obszarach, w porównaniu z około 25 centów za kilowatogodzinę, mówi.
Inne eksperymentalne technologie słoneczne mogą doprowadzić do znacznie niższych cen – w rzeczywistości obiecują konkurować ze średnim kosztem energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych, który wynosi około 10 centów za kilowatogodzinę. Ale takie technologie, w tym zaawansowane koncentratory słoneczne i niektóre cienkowarstwowe półprzewodnikowe ogniwa słoneczne, prawdopodobnie nie będą dostępne przez lata. Technologia Day4 może trafić do sprzedaży w ciągu 18 miesięcy, mówi firma.
W konwencjonalnych panelach słonecznych krzem, który zamienia światło na energię elektryczną, jest pokryty siecią srebrnych linii, które przewodzą elektrony i służą jako punkty połączeń do lutowania ze sobą poszczególnych ogniw słonecznych tworzących panel. Sieć składa się z rzędów cienkich srebrnych linii, które przechodzą w grubsze przewody zwane szynami zbiorczymi. Day4 zastępuje te szynoprzewody nową elektrodą, która składa się z rzędów cienkich drutów miedzianych pokrytych materiałem stopowym. Druty są zatopione w kleju i ułożone na folii z tworzywa sztucznego. Powlekane druty miedziane biegną na górze i prostopadle do cienkich srebrnych linii, łącząc je z sąsiednimi komórkami. Nowa elektroda przewodzi prąd lepiej niż srebrne linie, co powoduje mniejsze straty mocy. Zakrywa również mniej krzemu niż szyny zbiorcze, pozostawiając więcej miejsca na pochłanianie światła.
Co więcej, nowa elektroda umożliwiła Day4 przeprojektowanie ogniw słonecznych tak, aby pochłaniały więcej widma słonecznego i efektywniej przekształcały to światło w energię elektryczną. Ogniwa słoneczne składają się z dwóch warstw krzemu. Aby światło zamieniło się w energię elektryczną, musi przejść przez pierwszą warstwę i dotrzeć do drugiej. Im cieńsza warstwa wierzchnia, tym więcej światła dociera do warstwy drugiej, aby zamienić ją w energię elektryczną. W konwencjonalnym ogniwie srebrne linie są osadzane, a następnie podgrzewane do wysokich temperatur, co powoduje dyfuzję metalu do krzemu. Warstwa wierzchnia musi być na tyle gruba, aby srebro nie dyfundowało przez nią i nie powodowało zwarcia między warstwami ogniwa słonecznego. Zastępując duże szynoprzewody nową elektrodą, Day4 był w stanie zmniejszyć grubość górnej warstwy ogniw słonecznych, zwiększając ilość światła, które można przekształcić w energię elektryczną. Ponadto, ponieważ srebro może uszkodzić krzem, zastąpienie go nową elektrodą zwiększa moc wyjściową ogniwa słonecznego.
Technologia brzmi całkiem ekscytująco, mówi Travis Bradford, analityk branży słonecznej z Instytut na rzecz Ekorozwoju Prometheus , firma zajmująca się badaniami energii z siedzibą w Cambridge, MA. Pytanie, jak mówi Bradford, brzmi, czy firma może przełożyć najnowsze osiągnięcia ze swojego laboratorium na produkcję na dużą skalę bez zwiększania kosztów.
Day4 rozpoczął już produkcję paneli słonecznych przy użyciu nowego materiału elektrody – ale nie nowych projektów ogniw słonecznych. Firma ogłosiła niedawno, że jest w stanie co roku wyprodukować wystarczającą ilość paneli słonecznych, aby wygenerować 47 megawatów energii elektrycznej. Te panele pierwszej generacji, które wykorzystują konwencjonalne ogniwa słoneczne, mają sprawność 14,7 procent. Następnym krokiem firmy jest wdrożenie do produkcji nowego projektu ogniw i włączenie tych ogniw do paneli słonecznych w celu poprawy ich wydajności do 17 procent.