סיקור מקיף

תאים פוטו-וולטאים בניצולת של 8%

סן-פילם ואפלייד מטריאלס השיגו פריצת דרך בתעשייה הסולארית עם קבלת הרישוי לפס הייצור העולמי הראשון של צומת עורפי

קולטי שמש מבוססי גבישי סיליקון. באדיבות חברת אפלייד מאטיריאלס
קולטי שמש מבוססי גבישי סיליקון. באדיבות חברת אפלייד מאטיריאלס

החברות סן-פילם, ואפלייד מטריאלס, הודיעו שפס הייצור העולמי הראשון, בשכבה דקה עם צומת עורפי SunFab, שהותקן באתר גרוסרהרסדורף של סן-פילם קיבל רישוי מפעלי ב-14 באפריל 2009. בשימוש בתשתית של 5.7 מטרים רבועים, עבר פס הייצור את מבחני הרישוי האחרונים תוך ווידוא שעמד בדרישות המפרט לייצור מכלולים פוטו-וולטאים סולאריים, עם ניצולת של עד 8%, כמו כן גם בתפוקה ובמפרט הכושר הכללי השנתי. פס הייצור מתחיל בייצור כמותי.

עם רכישתה של חברת Applied Films, חברת אפלייד מטריאלס נכנסה לתחומי העסקים של ציפויי זכוכית ורשתות. בשנת 2006 החברה הודיעה שהיא נכנסת גם לתחום ייצור ציוד למערכות סולאריות. תחומים אלו מאורגנים כיום בחטיבה EES של החברה.

בשנת 2007, החברה הודיעה על פיתוחו של פס ייצור עבור רכיב פוטו-וולטאי מפס דק (פסים דקים הינם שכבות של חומר המסודרות ברצועות שעוביין ננומטר עד כמה מיקרומטרים) המכונה Applied SunFab, כאשר לרכיב זה יש יכולות של צומת עורפי (tandem junction) או יחידני (single). תא עורפי (Tandem) או רב-צמתי (multi-junction) הינו תא פוטו-וולטאי הפועל בצורה דומה לתאים חד-צמתיים, אך חלק מהאור שנקלט בו מומר לאורכי-גל אחרים ונפלט-מחדש ככזה לתוככי המבנה.

המערכת החדשה משתמשת בשכבות של פסי-צורן דקים ברכיבי הזכוכית שבה ואשר מייצרים חשמל בחשיפתם לאור השמש. המאפיין הייחודי של המערכת החדשה טמון בשימוש ברכיבי זכוכית גדולים יחסית, עד כדי 5.7 מטרים רבועים.

"אנו מרוצים מכך שהדגמנו שטכנולוגית הצומת העורפי ניתנת להתאמה למידות של לוחות גדולים, ושניתן לייצר לוחות אלו עם ניצולת גדולה יותר, בכמויות שהן אידיאליות למתקנים סולאריים בקנה מידה שימושי", אומר מייק ספלינטר, יושב הראש והמנהל הכללי של אפלייד מטריאלס. "שדרוג פסי הייצור של צמתים עורפיים SunFab הוא הישג עסקי וטכנולוגי המצעיד את התעשייה קרוב יותר לשינוי דרמטי של העולם בייצור אנרגיה".

"זהו ציון דרך לשדרוג בית החרושת שלנו" אומר וולפגנג היינצה, סמנכ"ל התפעול ויושב ראש ההנהלה. "הצוותים ההנדסיים של סן-פילם ושל אפלייד מטריאלס עבדו ביחד במרץ כדי להגיע לרמת הביצוע המרשימה הזאת. אנו גאים להיות הראשונים בעולם שהשיגו רישוי זה לפס הייצור הראשון של צומת עורפית".

"זהו הישג יוצא מהכלל לסן-פילם ולאפלייד שמפגין מצוינות הנדסית ויכולת ביצוע ושיתוף פעולה שלנו, אשר מאפשרים את הצלחת לקוחותינו", אמר ד"ר רנדהיר תקור (Randhir Thakur), סגן הנשיא הבכיר, המנהל הכללי של הקבוצה העסקית לנושא הסולארי ולתצוגה בשכבה דקה." טכנולוגית הקצה המובילה במהירות לייצור עם יכולת הליבה של אפלייד ופריצת דרך זו הם הדגמה נוספת של יכולתנו להצעיד את הנדסת הצומת העורפי במהירות – מהמעבדה אל הייצור המסחרי".

בלוחות הצומת העורפי בשכבה דקה משתמשים ב-1/50 מהכמות של צורן לייצור וואט חשמל, בהשוואה למכלולים הסולאריים המסורתיים המיוצרים, שבהם משתמשים בפרוסת צורן גבישי. בזכות השילוב של הנדסת צומת עורפי עם תשתית גדולה באופן קיצוני, בגודל 5.7 מטרים רבועים ועם יכולות לנפח ייצור, סן-פילם מצפה לטווח יישומים רחב של הלקוחות, ללוחות בגודל מלא, בחצי וברבע גודל, העשויים, בעיקרון, להפחית את החשמל הסולארי המותקן. מכלול ברבע גודל של 1.4 מטרים רבועים יכול לייצר עד ל-115 ואט-שיא, בעוד שלוח בגודל מלא של 5.7 מטרים רבועים, יספק בערך 450 ואט-שיא.

"אנו מרוצים מההישגים. ההצלחה הזאת הופכת את שכבת הצורן הדקה עם הצומת העורפי למציאות, ומאפשרת לסן-פילם לשרת את השוק במוצר ידידותי לסביבה, המספק הרבה קילוואט-שעה בעלות אטרקטיבית", אומר ד"ר סבֶן הנסן, מנהל ההשקעות הראשי של גוד אנרג'יס ויושב ראש המועצה המפקחת של סן-פילם.

"אלו חדשות מצוינות ללקוחותינו בהווה ובעתיד", אומר ד"ר סיקו ו.ט. וסטרה, המנהל הראשי לפיתוח העסקי של סן-פילם. "כעת אנו יכולים להתחיל לספק את מוצרינו בכמויות גדולות. כאשר היכולת השנתית הכוללת מגיעה למעל 120 מגה-ואט-שיא בין פס הייצור הראשון הזה לבין פס הייצור השני, שאנו מתכננים להתחיל בשלהי שנה זאת, היכולת שלנו לספק את דרישות השוק התחזקה מאד".

סן-פילם, נוסדה בסוף 2006 על ידי גוד אנרג'יס ונור סן (Good Energies , NorSun ) והיא ממוקמת בגרוסרהרסדורף, גרמניה. החברה מפתחת, מייצרת ומשווקת מכלולים פוטו-וולטאיים המתבססים על טכנולוגית השכבה הדקה עם הצומת העורפי, בעלת היעילות הגבוהה. גודל המכלולים הוא עד 5.7 מטרים רבועים, וזמינים גם מכלולים בחצי הגודל וגם ברבע הגודל.

באותו הנושא באתר הידען

תאי שמש זולים בזכות חומרים חדשים

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

16 תגובות

  1. אחוז קטן. אל תאמין לפייק ניוז של מכחישי משבר האקלים. וחוץ מזה, גם כדי לספק אנרגיה מאובנת צריך להקים תחנת כוח, ולכן אין להבדל המחירים כל משמעות כי גם הקמת תחנת כוח הפועלת בפחם או במזוט דורשת אנרגיה. ההבדל הוא לא בהקמה אלא בתפעול. אנרגית השמש והרוח הן בחינם, בעוד הדלקים או הפחם עולים כסף.

  2. אני מנסה למצוא מידע כמה צריך אנרגיה להשקיע כדי לייצר ולמחזר תא פוטו וולטאי ביחס לייצור של האנרגיה שלו
    דהיינו כמה פד"ח צריך לפלוט לאטמוספירה מרגע תהליך ייצור התא והמיחזור אל מול הכמה פליטת פד"ח הוא מונע בעת ייצור החשמל לאורך כל חייו.

  3. אברי:
    כל דבר שמתפרסם באתר הוא דבר שמישהו פרסם.
    חלק גדול מן הפרסומים הם גם כאלה שנועדו להאדיר את שם המפרסם אבל זה נכון גם לפרסומים של האוניברסיטאות ולא רק לאלה של החברות.
    אם אנשים לא יפרסמו – אתה לא תדע מה קורה.

  4. כשביקשתי מיעל פטר לסייע, התכוונתי למי שכתב והביא את המאמר. יתכן וזה דר. משה נחמני (או שהוא כתב מאמר ואתם רק הבאתם אותו לאתר?)

  5. דרור,
    אני חושב שהכוונה היתה שהאור שלא נבלע (לצורן יש תחום בליעה, ולכן חלק מגלי אור באורכים שונים לא "נקלטים") מומר בתוך המבנה לגלי אור שצורן כן מסוגל לבלוע תוך כדי "לכידת" הוא בתוך המבנה. בנוסף, חלק מהאור רק גורם לערעור קל של האלקטרונים, וכשהם חוזרים למצבם היציב הם משחררים אנרגיה בצורת קרינה באורכי גל מסוימים, וגם אותם ניתן "להמיר" לגלי אור רצויים ולהחזירם לתוך החומר.

    יעל אם אני טועה תתקני אותי. בנוסף יהיה נחמד לדעת מה תהליך "לכידת" האור והמרתו לגלי אור רצויים (בהנחה שהבנתי נכון מלכתחילה).

  6. לא הבנתי מה המשמעות של "…אך חלק מהאור שנקלט בו מומר לאורכי-גל אחרים ונפלט-מחדש ככזה לתוככי המבנה."

    זה מעלה לי שאלה – האם אפשר לגרום לשארית האור הלא מנוצלת לעשות סיבוב (ע"י מראות למשל) בחזרה לאותם תאים מייצרי חשמל — כמה פעמים עד לניצול הרבה יותר גבוהה?

    האם 8% מהאנרגיה מומרת לחשמל ו92% לחום?

  7. מה שאני לא מבין זה, למה לא כל היצרנים של התאים הפוטו-וולטאים
    מרכזים קודם כל את השמש במראה, זה פשוט נראה הכי חסכוני.

  8. טוב אנשים, סיבכתם, הדבר החשוב הוא אם זה משתלם יותר מהדברים האחרים.

  9. משה,
    לגראפן יש לו רק תכונות של מוליך למחצה. אתה לא יכול לסמם אותו במזהמים
    בדומה למוליך למחצה, ולכן לא יכול ליצור צומת p-n.

  10. ל"משתמש אנונימי" – גראפן דווקא יכול להיות מוליך למחצה – אם יוצרים ממנו רצועות דקות. לא שזה אומר שיהיה לו איזשהו שימוש בתא פוטו-אלקטרי.

  11. קל נורא לייצר וייפרים עצומים בגודלם של סיליקון וקשה לייצר וויפרים של כל דבר אחר.
    בהנחה והנצילות היא 2/3 מהנצילות הקיימת ואילו המחיר הוא חצי ומטה כל קילו וואט שמתקבל הרבה יותר זול לייצור. רוב האנשים לא מקימים דברים כאלו מעל גגות ביתיהם לא כי זה לא מייצר מספיק אנרגיה, אלא כי לוקח זמן רב להחזיר את ההשקעה. מספיק שזמן ההשקעה ירד מ-10 שנים ל-7 שנים ונראה הרבה יותר אנשים לוא דווקא ירוקים עושים את ההשקעה הזו. העתיד יגיע באמת גם אם תעשיית המוליכים למחצה תעזוב את הסיליקון, דבר שלא יקרה בזמן הקרוב.

  12. טל,
    בשביל תא פואו-אלקטרי צריך מוליך למחצה – מה שלא מהווה גראפן. הוא רק מוליך טוב. גם מוליך למחצה לא מספיק, צריך מוליך למחצה "מסומם" (doped). סיליקון (צורן) הוא מוליך-למחצה יעיל וזול, וישנן שיטות רבות שמיושמות בתעשיה לסימום שלו (סימום הוא תהליך החדרת מזהם זר למוליך-למחצה).
    מוליך-למחצה יכול לקלוט את אנרגיית השמש המשחררת אלקטרונים, אבל אין כוח שיניע אותם לשום כיוון. כדי ליצור תאים פוטו-וולטאים יש ליצור צומת א-סימטרי מבחינת המטען החשמלי, שבו מצד אחד של הצומת מצטבר מטען חיובי ומעברו האחר מטען שלילי, מצב המכונה בפיסיקה בשם "שדה חשמלי". במצב זה, כאשר האור הפוגע בצומת משחרר אלקטרונים, הם נדחים על ידי המטענים השליליים הקבועים בצומת ועוברים דרך מעברי המגע של המוליך למחצה מסוג n, המעגל החיצוני, ודרך המעבר השני אל הצד החיובי של הצומת.

    כדי להשיג יעילות גבוהה – 15 עד 23 אחוזים – הנראית בתאים פוטו-וולטאים מסחריים, כורכים היצרנים יחד שכבות צורן, או מוליך-למחצה אחר כלשהו, שהוספו להן עקבות של חומרים ההופכים אחת מהן לסוג n ואחת לסוג p. בשל המוליכות הנמוכה של המרכיבים, השדה האלקטרוני הנוצר בצומת הוא גבוה בהרבה. כאשר אור מעורר את האלקטרונים בצד של המוליך מסוג n של הצומת, הם נדחפים ביעילות דרך המעבר השלילי, מספקים אנרגיה חשמלית למעגל, וחוזרים לצד של המוליך מסוג p.

    נקודה ואבי,
    נראה לי שבמאמר התכוונו ליחוד השיטה הוא בבנית תאים סולאריים מסחריים על בסיס צורן על בסיס שכבות דקות, ביעילות הנתונה. הגיעו ליעילות גבוהה יותר בצורה מסחרית עם תאים סולריים על בסיס צורן (אבל לא על בסיס שכבות דקות). המאמר מתיחס ליצירת תאים סולרים בשכבות דקות על בסיס סיליקון. היתרון בשיטה זו הוא המחיר הזול מאוד יחסית. החיסרון הוא הירידה בניצולת.
    אני אישית יש לי נסיון עם עבודה קצת ביצירת תאים סולריים מסיליקון, אבל כ"bulk", לא כציפוי. איתו אפשר אפילו להגיע לכפול הניצולת, אבל המחיר גבוה בהרבה.
    תא פוטו-אלקטרי על בסיס Ga-As (גאליום-ארסנייט) הצליחו להגיע לניצולת שיא, בתנאי מעבדה כמובן, של 40% אפילו! אבל המחיר אפילו יקר מתאים פוטואלקטריים על בסיס סיליקון (לא שכבות).

    הנה קצת הסבר מויקיפדיה:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cells#Thin_films

  13. בזמן האחרון ראיתי שבדקו את האפשרות של החלפת הסיליקון בגראפן בייצור מעבדים והצליחו להגיע למהירות של טרה הרץ, הרבה יותר מהמהירויות של המעבדים מבוססי הסיליקון. יש מחקרים שבדקו לאיזו נצילות מגיעים תאים פוטו-וולטאים מבוססי גראפן ואם זה בכלל אפשרי לבנות תאים כאלה מגראפן?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן