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Pannelli solari ad alta efficienza più economici
Produttore cinese di pannelli solari Suntech Power ha sviluppato un nuovo processo per produrre wafer di silicio per celle solari che potrebbe ridurre il costo dell'energia solare dal 10 al 20 percento.
Cristalli solari: Un nuovo pannello solare di Suntech incorpora celle realizzate utilizzando un nuovo processo di fusione di wafer di silicio. Le celle, i quadrati più piccoli all'interno del pannello, sono per metà monocristalline (le aree scure delle celle) e per metà multicristalline (le aree variegate).
Le celle solari al silicio più efficienti utilizzano wafer costituiti da un singolo cristallo di silicio. Quando realizzati con il nuovo processo, questi wafer monocristallini di alta qualità costano circa lo stesso dei wafer multicristallini di qualità inferiore, o potenzialmente la metà dei wafer monocristallini realizzati con processi convenzionali. (Il costo del wafer è solo una parte del costo dell'energia solare, motivo per cui un processo che può costare la metà riduce solo il costo complessivo dal 10 al 20 percento.)
L'idea alla base del processo è stata brevettata più di 20 anni fa, ma non è mai stata sviluppata commercialmente dai titolari del brevetto. I brevetti sono scaduti circa tre anni fa e diverse aziende, JA Solar, LDK Solar e Renesola, oltre a Suntech, hanno recentemente annunciato di essere riuscite a far funzionare il processo.
Stuart Wenham, CTO di Suntech, ha descritto l'avanzamento in una conferenza solare questa settimana a Seattle e ha affermato che la società ha già iniziato a vendere pannelli solari realizzati utilizzando il processo.
Questa notizia potrebbe causare problemi alle aziende negli Stati Uniti e altrove che sperano di commercializzare nuove tecnologie solari a film sottile. In teoria, la tecnologia a film sottile è più economica per watt rispetto alla tecnologia al silicio. Ma i suoi produttori hanno trovato difficile competere con i produttori cinesi di pannelli solari convenzionali in silicio, che hanno costantemente tagliato i costi in parte migliorando le tecniche di produzione e in parte perché il sostegno del governo ha permesso loro di aumentare rapidamente la produzione.
La produzione di wafer monocristallini di alta qualità normalmente comporta il riscaldamento del silicio a oltre 1.400 ° C (superiore al suo punto di fusione) e quindi l'immersione di un seme di cristallo nella massa fusa. Un lingotto da cui verranno tagliati i wafer si forma tirando gradualmente il seme verso l'alto man mano che il silicio si cristallizza attorno ad esso. Questo accade nel corso di uno o due giorni, durante i quali il pool di silicio deve essere mantenuto caldo, il che richiede molta energia. Sia il consumo energetico che il lento ritmo di produzione rendono il processo costoso. La produzione di lingotti multicristallini è più veloce e consuma meno energia: il silicio viene fuso e quindi raffreddato. Non è necessario mantenere caldo il silicio, risparmiando energia, ma le celle realizzate con questi materiali sono molto meno efficienti.
Suntech ha sviluppato un modo per formare materiale monocristallino utilizzando una versione modificata del processo multicristallino.
Utilizza cristalli di semi, ma invece di essere estratti gradualmente dal silicio (come con il processo monocristallino convenzionale), sono disposti sul fondo di un crogiolo e completamente ricoperti di silicio fuso. Quindi il calore viene estratto attraverso il fondo del crogiolo, assicurando che la cristallizzazione inizi dal fondo, dove si trovano i semi.
Questo è essenzialmente il processo brevettato decenni fa. Affinamenti Suntech ha aiutato a superare una delle principali sfide che il processo presenta: il silicio fuso a contatto con i bordi del contenitore forma i propri semi e, di conseguenza, la lastra finale di silicio è monocristallina all'interno e multicristallina verso il fuori.
Suntech ha scoperto come ridurre al minimo l'area multicristallina: il lingotto risultante è al 70% monocristallino. I wafer monocristallini puri sono realizzati dal centro del lingotto. Viene utilizzato anche il materiale sui bordi, che è metà monocristallino e metà multicristallino. Le celle fatte di questo risultano essere circa il 10 percento più efficienti delle normali celle multicristalline, che sono efficienti quasi quanto le celle puramente monocristalline.
Wenham afferma che il processo può utilizzare le apparecchiature di elaborazione dei wafer esistenti, quindi può essere scalato rapidamente. Il processo potrebbe essere un bel punto di svolta nel fotovoltaico, in quanto offre prestazioni molto più elevate a costi ridotti, afferma.
Wenham afferma che Suntech si aspetta che gran parte del settore adotti una tecnologia simile nei prossimi due anni. Poiché il principio di base non è più brevettato, molte aziende sono state in grado di svilupparne le proprie versioni. Dice che Suntech sta cercando di brevettare tecnologie relative all'utilizzo dei nuovi materiali per realizzare pannelli solari.