Производители солнечных панелей сэкономят миллиарды благодаря системе сортировки кремниевых пластин SPWSS — 16.02.2013

Производители солнечных батарей отчаянно нуждаются в дешевых и более эффективных техпроцессах. Новая технология, разработанная специалистам Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в потенциале поможет им сэкономить миллиарды долларов.

 На данном этапе от 5 до 10 процентов от солнечных батарей выбраковываются на разных стадиях процесса производства из-за недостаточно качественных кремниевых пластин, которые в конечном итоге оказываются на сборочном конвейере. Кроме того, целостность пластин зачастую нарушается при прохождении их через сам конвейер, где они окисляются, отжигаются, очищаются и так далее. Отметим, что за 2010 год общий доход производителей солнечных батарей составил около $ 82 млрд. При этом они потеряли огромные деньги из-за бракованных пластин.

 Американские ученые создали инструмент, который проверяет кремниевые пластины на прочность до того, как те попадают на конвейер. Устройство, названное Системой отбора кремниевых фотоэлектрических пластин (Silicon Photovoltaic Wafer Screening System или SPWSS), представляет собой техническую печь кубической формы со стороной около 40 сантиметров. С помощью SPWSS исследователи могут подвергать пластины воздействию "горячего" (теплового) давления, чтобы определить, смогут ли те благополучно пережить суровые этапы производственного процесса. Каждая пластина проходит через узкую (15-мм) зону высокоинтенсивного освещения, где она подвергается воздействию теплового давления со стороны точно откалиброванных излучателей.

 Чтобы создать SPWSS, ученые слегка модифицировали созданную ими же техническую печь на базе оптического резонатора, которая использует оптику для прогрева и очистки солнечных батарей повышает эффективность ячеек. Используемая в ней призма трапециевидной формы позволяет сфокусировать поток света, увеличив его интенсивность. Керамическое покрытие внутренних сторон печи отражает свет, следовательно, энергия почти не тратится впустую.

 В случае SPWSS 15-милиметровые полосы пластин нагреваются до 500 °C, при этом горячий кремний расширяется, а холодная часть пластины – нет. Именно эти разнонаправленные силы и являются основой стресс-теста. На поверхности изначально слабых пластин появляются микротрещины и разрывы, которые возникли бы в процессе изготовления солнечных батарей. Разница в том, что тепловое тестирование происходит до нанесения дорогих покрытий и слоев на кремниевые пластины.

 Версии SPWSS с ручным управлением может проверять 1200 пластин в час и стоит $ 60 тыс. Это достаточно высокая скорость - большинство производителей смогут проверять сырье без замедления своих конвейеров. Обновленная версия устройства, которая стоит $ 100 тыс., может автоматически удалять бракованные пластины. Минимизация потери доходов из-за бракованных кремниевых пластин - причем доля брака резко возрастает с приближением к завершению техпроцесса - это важный барьер на пути к повышению конкурентоспособности солнечной энергетики. Благодаря масштабному применению SPWSS цена панелей может снизиться на все те же 5 – 10%.

 Использованы материалы Photonics.Com

 Фото: Photonics.Com ©