Nezamrzavajući jeftini materijali mogu dovesti do niže cijene solarne energije
Sunce nam pruža veliki izvor energije. Usprkos ogromnom potencijalu koje pruža, iskorištavanjem solarne energije trenutno se pokriva vrlo mali postotak energetskih potreba. Problem je visoka cijena sustava za iskorištavanje solarne energije.
Proces koji kombinira neke relativno jeftine materijale i antifriz koji čuva automobilski radijator od smrzavanja u hladnim vremenskim uvjetima može biti ključ za stvaranje solarnih ćelija koje koštaju manje i izbjegavaju otrovne spojeve, šireći pritom korištenje solarne energije.
Kad bude usavršen, ovaj pristup također može termički obraditi solarne ćelije u mikrovalnoj pećnici sličnoj onakvoj u većini kuhinja.
Inženjeri sa Sveučilišta Oregon utvrdili su kako etilen glikol, obično korišten u antifriz proizvodima, može biti jeftino otapalo koje dobro funkcionira u reaktoru kontinuiranog protoka - pristup za izradu tankoslojne solarne ćelije koji se lako masovno proizvodi na industrijskoj razini.
Istraživanje, objavljeno u stručnom časopisu Material Letters, također je zaključilo da će ovaj pristup funkcionirati sa sulfidom bakra, cinka i kositra (CZTS), značajnim spojem za solarne ćelije zbog izvrsnih optičkih svojstava i činjenice da su ti materijali jeftini i ekološki bezopasni.
"Globalno korištenje solarne energije može biti smanjeno ako su materijali koje koristimo za proizvodnju solarne ćelije preskupi ili zahtijevaju korištenje otrovnih kemikalija u proizvodnji", rekao je Greg Herman, izvanredni profesor na School of Chemical, Biological and Environmental Engineering. "Trebamo tehnologije koje koriste obilan, jeftin materijal, po mogućnosti onaj koji se može pronaći u SAD-u. Ovaj proces to nudi."
Nasuprot tome, mnoge solarne ćelije danas su bakar-indij-galij diselenid (CIGS). Indij je rijedak, skup i uglavnom se proizvodi u Kini. Prošle godine, cijene indija i galija korištenih u CIGS solarnim ćelijama bile su oko 275 puta veće od cinka korištenog u CZTS ćelijama.
Tehnologija razvijena na Sveučilištu Oregon koristi etilen glikol u među-fluidičkim reaktorima koji može ponuditi preciznu kontrolu temperature, vrijeme reakcije i transport materije kako bi se dobila bolja kristalna kvaliteta i visoka ujednačenost nanočestica koje čine solarne ćelije - sve su to čimbenici koji poboljšavaju kvalitetu kontrole i učinkovitost.
Ovaj pristup također je brži - mnoge tvrtke još uvijek koriste sintezu "serijskog načina rada" za proizvodnju CIGS nanočestica, proces koji u konačnici može potrajati cijeli dan, u usporedbi s oko pola sata koliko je potrebno reaktoru kontinuirane protočnosti. Dodatna brzina takvih reaktora smanjit će konačne troškove.
"Za velike industrijske proizvodnje, svi se ti čimbenici, troškovi materijala, brzina, kontrola kvalitete, mogu prenijeti u novac", rekao je Herman. "Pristup koji koristimo treba pružiti visoko kvalitetne solarne ćelije po nižoj cijeni."
Izvedba CZTS stanica sada je niža od onih CIGS, kažu znanstvenici, ali uz daljnje istraživanje o korištenju primjese i dodatne optimizacije trebalo bi biti moguće stvoriti solarne ćelije usporedive učinkovitosti.
Izvor: OSU