ألواح شمسية عالية الكفاءة أرخص

الشركة المصنعة الصينية للوحات الطاقة الشمسية قوة Suntech طورت عملية جديدة لصنع رقائق السيليكون للخلايا الشمسية التي يمكن أن تخفض تكلفة الطاقة الشمسية بنسبة 10 إلى 20 في المائة.

بلورات شمسية: تشتمل لوحة شمسية جديدة من Suntech على خلايا مصنوعة باستخدام عملية صب رقاقة سيليكون جديدة. الخلايا - المربعات الأصغر داخل اللوحة - نصف أحادية البلورية (المناطق المظلمة من الخلايا) ونصفها متعددة البلورات (المناطق المتنوعة).

تستخدم خلايا السيليكون الشمسية الأكثر كفاءة رقاقات تتكون من بلورة واحدة من السيليكون. عندما يتم تصنيعها بواسطة العملية الجديدة ، تكلف هذه الرقائق أحادية البلورية عالية الجودة تقريبًا نفس تكلفة الرقائق متعددة البلورات منخفضة الجودة ، أو ربما نصف تكلفة الرقائق أحادية البلورية المصنوعة بواسطة العمليات التقليدية. (تكلفة الرقاقة ليست سوى جزء من تكلفة الطاقة الشمسية ، وهذا هو السبب في أن العملية التي قد تكلف نصف هذه التكلفة تقلل التكلفة الإجمالية بنسبة 10 إلى 20 بالمائة فقط.)



تم تسجيل براءة اختراع الفكرة الكامنة وراء العملية منذ أكثر من 20 عامًا ولكن لم يتم تطويرها تجاريًا من قبل مالكي براءات الاختراع. انتهت صلاحية براءات الاختراع منذ حوالي ثلاث سنوات ، وأعلنت العديد من الشركات - JA Solar و LDK Solar و Renesola ، بالإضافة إلى Suntech - مؤخرًا أنها نجحت في جعل العملية تعمل.

كيف يصنع الديزل

وصف ستيوارت وينهام ، كبير مسؤولي التكنولوجيا في Suntech ، التقدم في مؤتمر للطاقة الشمسية هذا الأسبوع في سياتل ، وقال إن الشركة بدأت بالفعل في بيع الألواح الشمسية المصنوعة باستخدام هذه العملية.

قد تسبب هذه الأخبار مشكلة للشركات في الولايات المتحدة وأماكن أخرى على أمل تسويق تقنيات الطاقة الشمسية الرقيقة الجديدة. من الناحية النظرية ، تعد تقنية الأغشية الرقيقة أرخص لكل واط من تقنية السيليكون. لكن صانعيها وجدوا صعوبة في التنافس مع الشركات المصنعة الصينية للألواح الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون ، والتي خفضت التكاليف بشكل مطرد جزئيًا عن طريق تحسين تقنيات التصنيع وجزئيًا لأن الدعم الحكومي سمح لهم بزيادة الإنتاج بسرعة.

عادةً ما ينطوي صنع رقائق أحادية البلورية عالية الجودة على تسخين السيليكون إلى أكثر من 1400 درجة مئوية (أعلى من نقطة الانصهار) ، ثم غمس بلورة البذور في المصهور. يتم تشكيل السبيكة التي سيتم قطع الرقائق منها عن طريق سحب البذرة تدريجيًا حيث يتبلور السيليكون حولها. يحدث هذا على مدار يوم إلى يومين ، وخلال هذه الفترة يجب أن تظل كتلة السيليكون ساخنة - الأمر الذي يتطلب الكثير من الطاقة. كل من استهلاك الطاقة ومعدل الإنتاج البطيء يجعلان العملية مكلفة. إن صناعة السبائك متعددة البلورات أسرع وأقل استهلاكًا للطاقة - حيث يتم صهر السيليكون ثم تبريده. ليست هناك حاجة للحفاظ على السليكون ساخنًا ، مما يوفر الطاقة ، لكن الخلايا المصنوعة من هذه المواد أقل كفاءة بكثير.

طورت شركة Suntech طريقة لتشكيل مادة أحادية البلورية باستخدام نسخة معدلة من العملية متعددة البلورات.

إنها تستخدم بلورات البذور ، ولكن بدلاً من سحبها تدريجياً من السيليكون (كما هو الحال مع العملية الأحادية البلورية التقليدية) ، يتم ترتيبها في قاع بوتقة ومغطاة بالكامل بالسيليكون الذائب. ثم يتم استخلاص الحرارة من خلال قاع البوتقة ، مما يضمن أن التبلور يبدأ من القاع ، حيث توجد البذور.

هذه هي في الأساس العملية الحاصلة على براءة اختراع منذ عقود. عمليات التحسين ساعدت شركة Suntech في التغلب على أحد التحديات الرئيسية التي تطرحها العملية: فالسيليكون المنصهر الذي يلامس حواف الحاوية يشكل بذوره الخاصة ، ونتيجة لذلك ، تكون اللوح النهائي من السيليكون أحادي البلورية من الداخل ومتعدد البلورات باتجاه الخارج.

ما مدى ثقل بدلة الفضاء

توصلت شركة Suntech إلى كيفية الحفاظ على المنطقة متعددة البلورات عند الحد الأدنى: السبيكة الناتجة هي 70 بالمائة أحادي البلورية. تصنع رقائق أحادية البلورية نقية من وسط السبيكة. تُستخدم أيضًا المادة الموجودة على الحواف ، وهي نصف أحادية البلورية ونصف متعددة البلورات. تبين أن الخلايا المصنوعة من هذا تكون أكثر كفاءة بنحو 10 في المائة من الخلايا العادية متعددة البلورات ، والتي تكاد تكون فعالة مثل الخلايا أحادية البلورية البحتة.

يقول Wenham أن العملية يمكن أن تستخدم معدات معالجة الويفر الموجودة ، بحيث يمكن توسيع نطاقها بسرعة. يمكن لهذه العملية أن تغير قواعد اللعبة تمامًا في الخلايا الكهروضوئية ، لأنها توفر أداءً أعلى بكثير بتكاليف منخفضة ، كما يقول.

يقول Wenham أن Suntech تتوقع أن يتبنى الكثير من الصناعة تقنية مماثلة في العامين المقبلين. نظرًا لأن المبدأ الأساسي لم يعد خاضعًا لبراءات الاختراع ، فقد تمكنت العديد من الشركات من تطوير إصداراتها الخاصة منه. يقول إن شركة Suntech تتطلع إلى تقنيات براءات الاختراع المتعلقة باستخدام المواد الجديدة لصنع الألواح الشمسية.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

مؤشر With

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به