Дешеві сонячні батареї | Ecosfera - альтернативна енергія, переробка відходів

Вартість серійних батарей можна знизити до 40 центів за ват проти 80 у найдешевших сьогоднішніх зразків - таке обіцянку стартапу, який представив перспективну технологію обробки кремнію.

Каліфорнійська компанія Twin Creeks Technologies оголосила про впровадженні на своєму заводі сонячних батарей, розташованому в штаті Міссісіпі, технології виготовлення ультратонких пластин монокристалічного кремнію.

У теорії цей метод був запропонований багато років тому, але заслуга Twin Creeks полягає в розробці і створенні промислового обладнання, здатного реалізувати цю ідею при серійному випуску СБ України.

Мета новації полягає в радикальному (до 90%) скорочення витрат кремнію на квадратний метр панелі при збереженні високого ККД пристрою. Адже при виробництві СБ великі грошові витрати в чому обумовлені самим чистим кремнієм і всіма технологічними ланцюжками, які він проходить, поки перетворюється в готовий фотоелемент. При цьому існує, щонайменше, два проблемних місця.

По-перше, батареї класичної конструкції використовують відносно товстий кристалічний кремній (від 100 до 300 мкм, але, зазвичай, 200 мкм). По-друге, при різанні напівпровідника на пластини виникає чимало відходів (іноді, до половини від початкової маси).

Вчені й інженери вже пропонували способи відрізання надтонких пластин від заготовок (різні види пив і лазери), оскільки для роботи СБ досить куди більш тонкого шару матеріалу.

Але чи способи виходили витратними, або просто готові пластини далі неможливо було пристосувати до наявних виробничих лініях - крихкий кремній легко ламався.

А ось Twin Creeks Technologies впровадила у себе майже безвідходний метод відрізання листів кремнію товщиною всього в 20 мкм - в десять разів менше, ніж звичайно.

Для цього завдання вона використовує власний прискорювач іонів Hyperion 3, поєднаний з великою вакуумної камерою. Апарат бомбардує поверхню вихідної пластини іонами водню (фактично - протонами) зі строго розрахованої енергією. Іони проникають в товщу кремнію і зупиняються на глибині 20 мікрометрів. Там створюється насичений протонами шар.

Принцип імплантації протонів (ілюстрація Twin Creeks Technologies).

Далі опромінених заготовку швидко поміщають в піч і нагрівають. Іони створюють шар мікроскопічних бульбашок водню. Тепер досить слабкого механічного впливу, щоб по цій межі від вихідної пластини акуратно відколовся 20-мікрометровий пласт.

Решту матеріалу запускається в новий цикл: з одного донорської пластини кристалічного кремнію Twin Creeks отримує 10-14 ультратонких заготовок.

Прискорювач Hyperion 3 в десять разів продуктивніше попередників, так як пристосований до опромінення великої кількості пластин одночасно. Вони поміщаються всередину вакуумної камери і розкладаються уздовж обода колеса, що обертається. Процес установки і видалення заготовок роботизована. Одна машина Hyperion 3 може випускати кремнієві пластини для СБ на «суму» в 5-6 мегават на рік (фотографії Twin Creeks Technologies).

Наступний крок - додавання до цього кремнію досить тонкої металевої підкладки. Вона дозволяє запускати листи далі по виробничому ланцюжку, без побоювання, що майбутні фотоелементи тріснуть від найменшого удару.

Twin Creeks Technologies стверджує, що її процес сумісний з іншими монокристаллическими матеріалами, наприклад, з арсенідом галію. Це ще один фактор привабливості технології.

Компанія розраховує не тільки сама випускати СБ по новому методу (потужності фірми малі - до 25 мегават на рік), скільки продавати прискорювачі іонів і інше необхідне в даному випадку обладнання іншим виробникам сонячних батарей. У найближчий рік американці сподіваються розмістити на ринку 5-10 таких комплексів.

з вашого сайту.