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Stampa a getto d'inchiostro per celle solari più economiche
Un processo migliorato per la produzione di celle solari potrebbe consentire ai produttori di dimezzare la quantità di silicio necessaria. Poiché il silicio può rappresentare circa tre quarti del costo delle celle solari convenzionali, questo potrebbe ridurre significativamente il prezzo dell'energia solare. La tecnica può ridurre la quantità di altri materiali utilizzati e migliorare le prestazioni delle celle solari.
Energia pulita: Una stampante a getto d'inchiostro per realizzare prototipi di celle solari presso il National Renewable Energy Laboratory è racchiusa in un vano portaoggetti per il controllo sperimentale. La stampante può depositare un'ampia gamma di materiali per celle solari con nuovi livelli di precisione.
Il processo utilizza la stampa a getto d'inchiostro per effettuare collegamenti elettrici all'interno di una cella solare, sostituendo il processo di serigrafia esistente. Poiché il metodo a getto d'inchiostro è più preciso, può utilizzare meno materiale per queste connessioni. Inoltre, poiché le testine di stampa non entrano in contatto con il silicio, il metodo funziona con wafer di silicio più sottili. Il processo utilizza una stampante a getto d'inchiostro costruita da iTi Solar , con sede a Boulder, CO, originariamente progettato per la stampa di componenti elettronici, come i contatti sui touch screen.
Il Laboratorio Nazionale Energie Rinnovabili (NREL), a Golden, CO, che ha aiutato a dirigere la progettazione del dispositivo, sta ora iniziando a produrre prototipi di celle solari utilizzando la tecnologia. Poiché la stampante a getto d'inchiostro può essere inserita nelle linee di produzione di celle solari esistenti, potrebbe essere utilizzata nella produzione commerciale entro un anno, secondo le stime Maikel van Hest , uno scienziato del NREL.
Una delle prime applicazioni potrebbe essere nella produzione di celle solari al silicio, il tipo più comune di celle solari vendute oggi. Il silicio assorbe la luce e la converte in elettroni, quindi una serie di linee d'argento stampate sul silicio raccoglie questi elettroni, creando una corrente elettrica. Nella produzione convenzionale, queste linee d'argento vengono stampate utilizzando la serigrafia. L'inchiostro d'argento utilizzato nel nuovo processo è molto più conduttivo della pasta d'argento utilizzata nella serigrafia e la stampa a getto d'inchiostro è più precisa. Di conseguenza, è possibile stampare linee molto più sottili, larghe da 35 a 40 micrometri, rispetto ai 100-125 micrometri di larghezza con la serigrafia, afferma van Hest. L'utilizzo di meno argento consente di risparmiare denaro. Migliora anche le prestazioni della cella solare poiché le linee più sottili ombreggiano meno il materiale attivo.
Energia pulita: Una stampante a getto d'inchiostro per realizzare prototipi di celle solari presso il National Renewable Energy Laboratory.
Il più grande vantaggio, afferma van Hest, è che la stampa a getto d'inchiostro, a differenza della serigrafia, non comporta l'applicazione di pressione sul wafer di silicio. Ciò rende possibile l'utilizzo di wafer molto più sottili, afferma. Nelle celle solari convenzionali, i wafer hanno uno spessore di circa 200 micrometri. Se vai più sottile di così, la maggior parte di loro si romperà durante la produzione, dice van Hest. Se utilizzi un metodo senza contatto, non devi preoccuparti di questo. Puoi usare celle sottili come cento micrometri o anche più sottili. Ciò significa che puoi risparmiare il 50 percento sul costo del silicio. NREL ha deciso di utilizzare le stampanti di iTi Solar, rispetto a quelle di altri produttori, per due motivi principali. Il primo è l'accuratezza del sistema: le stampanti possono applicare l'inchiostro con una precisione di 1 micrometro, rispetto ai 10-15 micrometri con altri sistemi, afferma van Hest. È anche facile adattarsi al lavoro con diversi inchiostri e diverse tecnologie di celle solari. Il sistema potrebbe, ad esempio, essere utilizzato per produrre celle solari a film sottile fatte di semiconduttori come rame indio gallio (di) seleniuro (CIGS), utilizzando inchiostri sviluppati da NREL.
La stampa a getto d'inchiostro è stata presa in considerazione in passato per la produzione di celle solari. Inizialmente c'era molto clamore a riguardo: due anni fa, tutti ne parlavano, afferma Bruce Morgan, CEO di iTi Solar. Poi, quando si sono visti i risultati pratici, la gente si è scoraggiata. Dice che il problema era che le testine di stampa non avevano una risoluzione sufficientemente alta o che le aziende non capivano le distorsioni nei materiali su cui venivano stampati. I primi risultati del sistema iTi Solar suggeriscono che ha risolto questi problemi. Abbiamo visto cosa può fare e finora è davvero impressionante, afferma van Hest.
Il sistema NREL è progettato per produrre solo celle prototipo. Van Hest afferma che la tecnologia può essere facilmente ampliata, ad esempio aumentando il numero di testine di stampa, per realizzare più celle contemporaneamente per la produzione commerciale.