Норвезькі дослідники розробили метод, який може знизити вартість кремнієвих сонячних панелей більш, ніж на 90%.

Майже всі, хто користується нафтою або газом, погодяться, що відновлювана енергія начебто сонячної більш стабільний варіант, хоч ціна і кусається. Щоб зробити сонячну енергію конкурентної, знизивши її собівартість, дослідники з Норвегії розробили метод, який може знизити вартість кремнієвих сонячних панелей більше, ніж на 90%. Вартість кремнію становить основну частину вартості всієї панелі.

Розроблена професором Урсулою Гібсон і доктором Фредеріком Мартінсеном з норвезького університету науки і технології (NTNU), хитрість полягає в використанні низькопробного кремнію, як мінімум в 1000 разів брудніше промислового рівня. Цей підхід також знижує витрати на виробництво сонячних елементів, роблячи менше кроків в процесі, і так само знижує вартість і кількість сировини.

Процес починається з підготовки скляної заготовки (товстостінна трубка), близько 3 мм в діаметрі, потім нанесення зсередини діоксиду кальцію і закупорювання одного кінця трубки. Після цього, в оброблену заготовку поміщають невеликі стрижні кремнію, закупорюють другий кінець, і нагрівають кремній, щоб надати склу потрібну форму. Нарешті, комбінація скла і кремнію витягується до товщини, в 100 разів тонше нитки. Кремнієве ядро ​​з діаметром близько 100 мкм - активна частина сонячної панелі.

Усі, хто знайомий з виробництвом оптоволоконного кабелю, можуть побачити схожість процесу. Як каже Гібсон, ця ідея прийшла з натхненням. "Я стала цікавитися виробництвом сонячних елементів з волокон, коли групи університету Клемсона і Verginia Tech (університет) опублікували свої роботи про формування волокон з кремнієвим ядром, використовуючи масштабовані техніки", - говорить вона.

Процес призводить до спрямованого росту кристалів, що вважається відомої технікою очищення кремнію, і Гібсон справедливо вважала, що крок очищення в процесі виробництва можна пропустити. У той же час, дослідні роботи наукової групи Atwater з Каліфорнійського інституту технологій над мікропроводнимі сонячними панелями, припустили, що розмір волокон Гібсон будуть відмінно працювати, і надихнули її продовжувати роботу. Після деяких досліджень, NTNU вирішили об'єднатися з Клемсон, щоб зробити високоякісне волокно, з якого можна було б створити сонячні елементи нового типу.

У традиційному елементі, дистанція від місця, де заряд генерується може бути далеко від того, де він зберігається; очищений кремній полегшує процес. В іншому разі, не захоплений заряд розсіюється, і енергія нагріває елемент, замість створення електрики. Стеклокремніевие трубки Гібсон скорочують дистанцію, і заряд стає простіше зловити, навіть з кремнієм нижчої якості.

На відміну від процесу виробництва чистого кремнію для пластин, необхідних для сучасних панелей, варіант NTNU передбачає зменшення трудо- і енергоємності, а таким чином, і здешевлення панелі. Причина, за словами Гібсон, полягає в використанні "брудного" кремнію, який проходить натуральну очистку через плавку і повторний загартування.

Скільки коштів збереже цей процес, в порівнянні з нинішнім? "Це складне питання, тому що дуже багато залежить від розмірів панелей, - зізнається Гібсон. - Але грубі оцінки показують, що споживана процесом підготовки кремнію енергія, буде знижена в 2-6 разів, в залежності від методу виготовлення готових кремнієвих пластин. А ще ми замінюємо 50-90% кремнію склом, що ще більше знизить вартість енергії. "

Незважаючи на економію, попереду ще багато роботи, перш ніж стеклокремніевие трубки будуть готові вийти на ринок. Прототип, створений в NTNU, дає 3.6% ефективності, в той час, як лідер ринку, X-Series Solar Power, дає 21.5%.

Гібсон додала, що передбачувана форма пластин для елементів, зроблених по її схемі, можуть проводитися у звичайній складальній лінії сонячних панелей, так що вони можуть уявити зрушення парадигми у виробництві сонячних пластин. До того часу, група буде працювати над удосконаленням ефективності та монтажем ще більших масивів волокон, щоб перевірити, наскільки добре вони можуть збирати світло.

via