Uzaydan güneş pilleri yolda

ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'ndaki bir ekip, son derece pahalı ve Yüksek Verimli galyum arsenit hücrelerinin üretim maliyetini düşürecek yeni bir süreç geliştirdi.

Pasifik'in her iki tarafındaki güneş araştırmacıları daha iyi güneş pilleri için yer arıyorlar. Ayrı duyurularda, Çinli modül üreticisi jinko Solar ve ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (Nrel), güneş enerjisi geri dönüşlerini iyileştirmek için uzayda kullanılan PV teknolojilerinin üretimini araştırıyor.

Nrel'de araştırmacılar, III-V hücre teknolojisinde, yüksek verimli ve çok pahalı hücrelerin maliyetlerini önemli ölçüde düşürebileceğini söyledikleri bir atılım yaptıklarını iddia ediyorlar. Ekip, bir hidrit buhar fazı epitaksi reaktöründe alüminyum indiyum fosfit (AlİnP) ve alüminyum galyum indiyum fosfit (AlGaİnP) yetiştirdiğini söyledi.

Bu tür malzemelerin bulunduğu periyodik tablonun gruplarına atıfta bulunarak, III-V güneş pilleri, güç uyduları veya Mars Rover gibi uzay uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Yeryüzünde kullanılan silikon gofret bazlı hücrelerden daha verimli, bunlar aşırı derecede pahalıdır.

Bir epi-vergi sorunu

Gider, büyük ölçüde, tek bir odada bir substrat üzerine biriktirilen birkaç kimyasal buharı içeren iki saatlik hücre başına metalorganik buhar fazı epitaksi (MOVPE) üretim sürecine bağlıdır.

Nrel tarafından dinamik hidrit buhar fazı epitaksi (d-HVPE) prosesi ile kısmi bir çözelti önerildi ve bu da hücre başına bir dakikadan daha kısa bir süre için gerekli süreyi azalttı. Bununla birlikte, bir alüminyum içerik katmanının dahil edilememesi, hücre verimliliğinin düştüğü anlamına geliyordu.

D-HVPE kullanarak, nrel, galyum arsenit (GaAs) ve galyum indiyum fosfit (Gaınp) ' den güneş pilleri yaptı ve ikincisi, ışığın GaAs emici tabakasına geçmesine izin verirken cepheyi pasifleştirmek için bir “pencere katmanı” olarak çalıştı. Bununla birlikte, GaİnP tabakası, bir MOVPE reaktöründe kolayca yetiştirilebilen AlİnP tabakası kadar şeffaf değildir.

ALİNP pencere katmanlarına sahip MOVPE tarafından yetiştirilen GaAs güneş pilleri için dünya verimlilik rekoru %29.1'dir. GAINP alternatifleri için, HVPE tarafından yetiştirilen güneş pilleri için maksimum rakamın %27 olduğu tahmin edilmektedir.

Ayrı gelişmeler

Nrel'in Materials Applications & Performance Center'daki bir bilim adamı ve yeni araştırmayı vurgulayan bir makalenin baş yazarı Kevin Schulte,” insanların bu bileşikleri hidrit buharı fazı epitaksi ile asla büyütemeyeceklerini öne süren iyi bir edebiyat gövdesi var " dedi. "Bu, III-v endüstrisinin baskın III-V büyüme tekniği olan [MOVPE] ile gitmesinin nedenlerinden biri."En son gelişime değinen Schulte şunları ekledi “" bu yenilik şeyleri değiştirir.”

NREL ekibi, teknolojiyi aşamalı olarak ileriye taşıyarak GaAs hücrelerinin ekonomisini geliştirmek için çalıştıklarını söyledi. İlk olarak, d-HVPE işlemi maliyetleri düşürdü ve şimdi alüminyum büyümesi daha iyi verimlilik anlamına geliyor. D-HVPE karışımına alüminyum eklenmesiyle, bilim adamları MOVPE güneş pilleri ile parite ulaşmaları gerektiğini söyledi.

Laboratuvar geçen yıl D-HVPE kullanarak %25.3 verimli bir GaAs hücresi üretti. Nrel'in stratejik enerji analiz Merkezi'ndeki tekno ekonomik analiz grubunun bir parçası olan Kelsey Horowitz, d-HVPE hücrelerinin, bazı tweaks ve elektrikli araç entegrasyonu gibi uygulamaların yardımıyla 0.20-0.80/W değerinde elektrik üretebileceğini önerdi. çatılar için sistemler silikon PV dizisini destekleyecek kadar güçlü değil ve taşınabilir veya giyilebilir güneş panelleri bu maliyetle uygulanabilir olabilir. "Daha yüksek fiyatların tolere edilebileceği bu ara pazarlar var" dedi.

Nrel'in Ulusal fotovoltaik Merkezi'nde kıdemli bir bilim adamı olan Aaron Ptak, "HVPE süreci daha ucuz bir süreçtir" dedi. “Şimdi, diğer çocuklarla aynı olan ama daha ucuz bir teknikle aynı verimliliğe giden bir yol gösterdik. Daha önce, biraz daha az verimli ama daha ucuzduk. Şimdi tam olarak verimli ve daha ucuz olma olasılığı var.”

Jinko

Pasifik genelinde, jinko Güneş ortaklaşa Yüksek Verimli güneş pili teknolojisini geliştirmek için uzay Güç Kaynakları Şanghay Enstitüsü ile bir mutabakat zaptı imzaladı. Güneş üreticisi, destekleyici alt tabaka ve alt hücre olarak daha sağlam bir silikon gofret kullanacağını söyledi.

Jinko, hücre teknolojisi ile ilgili daha fazla ayrıntı vermedi, ancak yüksek verimli güneş teknolojisinin silikon gofretlerin ucuz kullanılabilirliğinden yararlanacağını ve kolayca büyük ölçekli üretime geçeceğini söyledi.

Jinko Solar Başkan Yardımcısı Jin Hao,” Şangay Uzay Güç Kaynakları Enstitüsü ile stratejik işbirliği büyük önem taşıyor " dedi. “Gelecekte teknik işbirliğini artırmaya devam edeceğiz, endüstrimizi teknik yenilik adına yönlendireceğiz ve küresel müşteriler için daha geniş bir seçenek yelpazesi ile daha verimli güneş panelleri sağlayacağız.”

Jinko, yeni hücre teknolojisinin mevcut teknolojilerden daha yüksek bir dönüşüm oranı isteyeceğini öngördü, ancak daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulduğunu söyledi.