Режем стоимость солнечной панели "грязным кремнием" в 10 раз

Режем стоимость солнечной панели "грязным кремнием" в 10 раз

Норвежские исследователи разработали метод, который может снизить стоимость кремниевых солнечных панелей более, чем на 90%.

Почти все, кто пользуется нефтью или газом, согласятся, что возобновляемая энергия вроде солнечной более стабильный вариант, хоть цена и кусается. Чтобы сделать солнечную энергию конкурентной, снизив ее себестоимость, исследователи из Норвегии разработали метод, который может снизить стоимость кремниевых солнечных панелей более, чем на 90%. Стоимость кремния составляет основную часть стоимости всей панели.

Режем стоимость солнечной панели "грязным кремнием" в 10 разРежем стоимость солнечной панели "грязным кремнием" в 10 разРежем стоимость солнечной панели "грязным кремнием" в 10 раз

Разработанная профессором Урсулой Гибсон и доктором Фредриком Мартинсеном из норвежского университета науки и технологии (NTNU), хитрость состоит в использовании низкопробного кремния, как минимум в 1000 раз грязнее промышленного уровня. Этот подход также снижает затраты на производство солнечных элементов, делая меньше шагов в процессе, и так же снижает стоимость и количество сырья.

Процесс начинается с подготовки стеклянной заготовки (толстостенная трубка), около 3 мм в диаметре, затем нанесение изнутри диоксида кальция и закупоривания одного конца трубки. После этого, в обработанную заготовку помещают небольшие стержни кремния, закупоривают второй конец, и нагревают кремний, чтобы придать стеклу нужную форму. Наконец, комбинация стекла и кремния вытягивается до толщины, в 100 раз тоньше нити. Кремниевое ядро с диаметром около 100мкм - активная часть солнечной панели.

Режем стоимость солнечной панели "грязным кремнием" в 10 раз

Все, кто знаком с производством оптоволоконного кабеля, могут увидеть схожесть процесса.  Как говорит Гибсон, эта идея пришла с вдохновением. "Я стала интересоваться производством солнечных элементов из волокон, когда группы университета Клемсона и Verginia Tech (университет) опубликовали свои работы о формировании волокон с кремниевым ядром, используя масштабируемые техники", - говорит она.

Процесс приводит к направленному росту кристаллов, что считается известной техникой очищения кремния, и Гибсон справедливо считала, что шаг очищения в процессе производства можно пропустить. В то же время, исследовательские работы научной группы Atwater из Калифорнийского института технологий над микропроводными солнечными панелями, предположили, что размер волокон Гибсон будут отлично работать, и вдохновили ее продолжать работу. После кое-каких исследований, NTNU решили объединиться с Клемсоном, чтобы произвести высококачественное волокно, из которого можно было бы создать солнечные элементы нового типа.

В традиционном элементе, дистанция от места, где заряд генерируется может быть далеко от того, где он хранится; очищенный кремний облегчает процесс. В противном случае, не захваченный заряд рассеивается, и энергия нагревает элемент, вместо создания электричества. Стеклокремниевые трубки Гибсон сокращают дистанцию, и заряд становится проще поймать, даже с кремнием низшего качества.

В отличие от процесса производства чистого кремния для пластин, необходимых для современных панелей, вариант NTNU предполагает уменьшение трудо- и энергоемкости, а таким образом, и удешевление панели. Причина, по словам Гибсон, заключается в использовании "грязного" кремния, который проходит натуральную очистку через плавку и повторный закал.

Сколько средств сохранит этот процесс, по сравнению с нынешним? "Это сложный вопрос, так как очень многое зависит от размеров панелей, - признается Гибсон. - Но грубые оценки показывают, что потребляемая процессом подготовки кремния энергия, будет снижена в 2-6 раз, в зависимости от метода изготовления готовых кремниевых пластин. А еще мы заменяем 50-90% кремния стеклом, что еще больше снизит стоимость энергии."

Несмотря на экономию, впереди еще много работы, прежде чем стеклокремниевые трубки будут готовы выйти на рынок. Прототип, созданный в NTNU, дает 3.6% эффективности, в то время, как лидер рынка, X-Series Solar Power, дает 21.5%.

Гибсон добавила, что предполагаемая форма пластин для элементов, сделанных по ее схеме, могут производиться в обычной сборочной линии солнечных панелей, так что они могут представить сдвиг парадигмы в производстве солнечных пластин. До того времени, группа будет работать над усовершенствованием эффективности и монтажом еще больших массивов волокон, чтобы проверить, насколько хорошо они могут собирать свет.

via

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top