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Nano Ink Boost für Silicon Solar
Ein kalifornisches Unternehmen verwendet Siliziumtinte, die auf Siliziumwafern gemustert ist, um die Effizienz von Solarzellen zu steigern. Die Firma Sunnyvale, CA Innovalight sagt, dass das Inkjet-Verfahren ein günstigerer Weg zu effizienterer Solarenergie ist. Mit diesem Verfahren hat das Unternehmen Zellen mit einem Wirkungsgrad von 18 Prozent hergestellt.
Tintenstrahl-Solar: Das Tintenstrahldruckverfahren ermöglicht es Innovalight, Siliziumwafer herzustellen, die dünn genug sind, um sich zu biegen.
Innovalight hat sich mit Solarzellenhersteller zusammengetan JA Solar , mit Hauptsitz in Shanghai, das die Tintenstrahldrucktechnologie in seine Fertigungslinien integrieren will. Die daraus resultierenden Solarzellen sollen im nächsten Jahr auf dem Markt sein.
Es ist möglich, die Effizienz von Solarzellen zu erhöhen, indem Silizium so strukturiert wird, dass die Absorption von hochenergetischem, kurzwelligem Licht verbessert wird. Dies erfordert jedoch normalerweise das Hinzufügen mehrerer Ätzschritte zum Herstellungsprozess, und diese Art der Zellarchitektur kostet viel Geld, wenn sie mit Standardverfahren hergestellt wird, sagt Homer Antoniadis , Chief Technology Officer bei Innovalight.
Innovalight hat die Kosten für das Hinzufügen seiner Tinte zu Solarzellen nicht bekannt gegeben, aber wenn das Verfahren des Unternehmens solche Effizienzgewinne zu niedrigeren Kosten erzielt, könnte es dazu beitragen, Solarenergie zu einer wettbewerbsfähigeren Stromquelle zu machen. Das Unternehmen hat Silikontinten entwickelt, die mit der von . entwickelten Inkjet-Drucktechnologie strukturiert werden können OTB Solar , ein Unternehmen mit Hauptsitz in Eindhoven, Niederlande.
Die Tinte von Innovalight ist eine Suspension, die Silizium-Nanokristalle enthält. Obwohl das Rezept proprietär ist, hat das Unternehmen laut Antoniadis eine gute Kontrolle über zwei Schlüsselfaktoren: die Größe der Nanokristalle und ihre Bedruckbarkeit. Durch die Herstellung der Kristalle mit einem Durchmesser von nur wenigen Nanometern hat das Unternehmen die Temperatur gesenkt, die erforderlich ist, um sie an den darunter liegenden Wafer zu binden. Die Silikontinte enthält auch eine organische Verbindung, die hilft, das Silikon zu suspendieren, das sonst dazu neigt, nach unten zu sinken, wodurch die Flüssigkeit mit dem Tintenstrahldruck kompatibel wird. Da der Prozess niedrigere Temperaturen erfordert und auf dünneren Siliziumwafern durchgeführt werden kann als bei der konventionellen Zellherstellung, trägt er dazu bei, den Preis zu senken, sagt der CEO von Innovalight Conrad Burke .
Der durchschnittliche Wirkungsgrad von 18 Prozent der in der Pilotanlage von Innovalight in Kalifornien hergestellten Solarzellen wurde von unabhängiger Seite bestätigt. Nationales Labor für erneuerbare Energien . Ohne die Tintenstrahldrucktechnik läge der Wirkungsgrad solcher Zellen bei etwa 16,5 bis 17 Prozent, sagt Antoniadis.
Siliziumlösung: Die Tintenlösung von Innovalight enthält Silizium-Nanokristalle.
Der Rekordwirkungsgrad einer Silizium-Solarzelle liegt im Labor bei etwa 25 Prozent, sagt Matthew Bart , ein leitender Wissenschaftler am Golden, CO, Forschungszentrum des National Lab, der nicht an den Tests beteiligt war. Wenn sie jedoch [18 Prozent Effizienz] zu geringeren Kosten erreichen können, wäre dies von Bedeutung, sagt Beard.
Cyrus Wadia , ein Forscher am Lawrence Berkeley National Laboratory, stimmt dem zu und fügt hinzu, dass der Dreh- und Angelpunkt die Kosten seien, da die Effizienzsteigerung bescheiden sei. Wadia geht davon aus, dass sich der Silizium-Tinten-Druck weniger als 13 Prozent der Gesamtkosten der Zelle ausmachen müsste, um sich zu lohnen.
Das ultimative Versprechen von Siliziumtinte besteht darin, dass sie zur Herstellung einer ganzen Solarzelle verwendet werden könnte, wodurch ein Wafer vollständig überflüssig wird, sagt Wadia, der mit demselben Ziel Nanomaterialien entwickelt.
Prinzipiell sei dies möglich, sagt Antoniadis, aber es werde wesentlich mehr Entwicklungs- und Zeitaufwand erfordern. Innovalight hat Siliziumtinten entwickelt, die sowohl positive als auch negative Ladungen leiten können – die Schlüsselmaterialien einer Solarzelle. Aber zuerst verfolge das Unternehmen die Silizium-auf-Silizium-Anwendung, sagt Antoniadis, weil wir in kürzester Zeit Materialwert liefern müssen.