Phương pháp mới nhằm cắt giảm đáng kể giá thành điện mặt trời
Thứ tư, 21/03/2012 - 11:10
Giá điện mặt trời có thể sẽ nhanh chóng cạnh tranh được với giá năng lượng từ than và khí ga nhờ một chương trình hợp tác nghiên cứu giữa Công ty Ampulse, một công ty năng lượng mặt trời mới thành lập, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) và Phòng Thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia Hoa Kỳ (NREL).
Giá điện mặt trời có thể sẽ nhanh chóng cạnh tranh được với giá năng lượng từ than và khí ga nhờ một chương trình hợp tác nghiên cứu giữa Công ty Ampulse, một công ty năng lượng mặt trời mới thành lập, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) và Phòng Thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia Hoa Kỳ (NREL).
Silicon wafer (những tấm silicon mỏng) hiện chiếm tới gần một nửa chi phí pin mặt trời, vì thế cắt giảm hoặc loại bỏ chi phí này là cần thiết để hạ giá thành pin mặt trời.
Công nghệ silicon tinh thể hiện nay mặc dù có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao nhưng đòi hỏi những quá trình phức tạp, lãng phí và tiêu tốn năng lượng. Thứ nhất, một nửa silicon nguyên chất bị mất dưới dạng bụi trong quá trình làm cắt lớp, khiến chi phí tăng lên. Thứ hai, những lớp silicon tạo ra dày hơn nhiều so với mức cần thiết. Để chuyển ánh sáng mặt trời thành điện một cách hiệu quả, thì chỉ cần độ dày bằng một phần mười so với độ dày hiện nay.
NREL, Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) thuộc DOE và Ampulse đã cùng hợp tác nghiên cứu để loại bỏ những lãng phí này và giảm giá thành pin mặt trời thành phẩm một cách đáng kể. Mục đích của họ là tạo ra một thiết bị thay thế rẻ hơn so với pin mặt trời tinh thế silicon.
Bằng việc sử dụng một quy trình lắng đọng hơi hóa chất để tạo silicon trên các lá kim loại, Ampulse có thể tạo ra những tấm pin mặt trời đủ dày để chuyển hầu hết năng lượng mặt trời thành điện, không có bụi cắt, không còn lãng phí silicon nguyên chất.
Từ silicon nguyên chất tới phim silicon tinh thể chất lượng cao
NREL phát triển công nghệ tạo silicon chất lượng cao. ORNL phát triển lá kim loại có cấu trúc tinh thể phù hợp để hỗ trợ cho việc tạo ra silicon. Ampulse đang lắp đặt một dây chuyền sản xuất thí điểm tại Phòng thí nghiệm của NREL. Với những hiểu biết và kinh nghiệm có được từ dây chuyền sản xuất thí điểm này, Ampulse dự định thiết kế dây chuyển sản xuất có quy mô lớn để sản xuất những lá kim loại cuộn dài.
Kết hợp công nghệ của NREL với thiết kế lá kim loại của ORNL
Một nhóm các nhà khoa học của NREL đã phát triển phương pháp sử dụng lắng đọng hơi kim loại nóng để làm dày các tấm wafer silicon với lớp tinh thể hoàn hảo. Cùng với công nghệ mới này, họ đã tìm ra phương pháp chế tạo silicon trên các nguyên liệu rẻ hơn và vẫn sử dụng cho pin mặt trời.
Bước tiến lớn tới mục tiêu 1USD trên 1 Watt (W)
Ông Steve Hane, nhân viên đầu tiên của Ampulse và hiện cũng là CEO của tập đoàn này nói: “Chúng tôi có thể tạo ra pin mặt trời hiệu suất 15% với chi phí chưa tới 50 cents trên 1W, và đó là nhờ sự cộng tác giữa bộ phận nghiên cứu và phát triển của chúng tôi với các phòng thí nghiệm quốc gia.” Ông Hane cho biết thêm rằng mối quan hệ đặc biệt giữa phòng thí nghiệm quốc gia và các nhà đầu tư mạo hiểm sẽ là một mô hình để chuyển giao công nghệ trong tương lai cho khu vực tư nhân.
Gần đây, với chương trình SunShot Initiative, DOE khuyến khích các nhà khoa học tìm cách giảm hai phần ba giá thành năng lượng mặt trời xuống còn 1USD/1W. Với việc cắt giảm đáng kể chi phí các tấm silicon wafer nhưng vẫn sử dụng silicon là nguyên liệu chính, phương pháp của Ampulse có tiềm năng đạt được mục tiêu này.
Silicon wafer (những tấm silicon mỏng) hiện chiếm tới gần một nửa chi phí pin mặt trời, vì thế cắt giảm hoặc loại bỏ chi phí này là cần thiết để hạ giá thành pin mặt trời.
Công nghệ silicon tinh thể hiện nay mặc dù có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao nhưng đòi hỏi những quá trình phức tạp, lãng phí và tiêu tốn năng lượng. Thứ nhất, một nửa silicon nguyên chất bị mất dưới dạng bụi trong quá trình làm cắt lớp, khiến chi phí tăng lên. Thứ hai, những lớp silicon tạo ra dày hơn nhiều so với mức cần thiết. Để chuyển ánh sáng mặt trời thành điện một cách hiệu quả, thì chỉ cần độ dày bằng một phần mười so với độ dày hiện nay.
NREL, Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) thuộc DOE và Ampulse đã cùng hợp tác nghiên cứu để loại bỏ những lãng phí này và giảm giá thành pin mặt trời thành phẩm một cách đáng kể. Mục đích của họ là tạo ra một thiết bị thay thế rẻ hơn so với pin mặt trời tinh thế silicon.
Bằng việc sử dụng một quy trình lắng đọng hơi hóa chất để tạo silicon trên các lá kim loại, Ampulse có thể tạo ra những tấm pin mặt trời đủ dày để chuyển hầu hết năng lượng mặt trời thành điện, không có bụi cắt, không còn lãng phí silicon nguyên chất.
Từ silicon nguyên chất tới phim silicon tinh thể chất lượng cao
NREL phát triển công nghệ tạo silicon chất lượng cao. ORNL phát triển lá kim loại có cấu trúc tinh thể phù hợp để hỗ trợ cho việc tạo ra silicon. Ampulse đang lắp đặt một dây chuyền sản xuất thí điểm tại Phòng thí nghiệm của NREL. Với những hiểu biết và kinh nghiệm có được từ dây chuyền sản xuất thí điểm này, Ampulse dự định thiết kế dây chuyển sản xuất có quy mô lớn để sản xuất những lá kim loại cuộn dài.
Kết hợp công nghệ của NREL với thiết kế lá kim loại của ORNL
Một nhóm các nhà khoa học của NREL đã phát triển phương pháp sử dụng lắng đọng hơi kim loại nóng để làm dày các tấm wafer silicon với lớp tinh thể hoàn hảo. Cùng với công nghệ mới này, họ đã tìm ra phương pháp chế tạo silicon trên các nguyên liệu rẻ hơn và vẫn sử dụng cho pin mặt trời.
Bước tiến lớn tới mục tiêu 1USD trên 1 Watt (W)
Ông Steve Hane, nhân viên đầu tiên của Ampulse và hiện cũng là CEO của tập đoàn này nói: “Chúng tôi có thể tạo ra pin mặt trời hiệu suất 15% với chi phí chưa tới 50 cents trên 1W, và đó là nhờ sự cộng tác giữa bộ phận nghiên cứu và phát triển của chúng tôi với các phòng thí nghiệm quốc gia.” Ông Hane cho biết thêm rằng mối quan hệ đặc biệt giữa phòng thí nghiệm quốc gia và các nhà đầu tư mạo hiểm sẽ là một mô hình để chuyển giao công nghệ trong tương lai cho khu vực tư nhân.
Gần đây, với chương trình SunShot Initiative, DOE khuyến khích các nhà khoa học tìm cách giảm hai phần ba giá thành năng lượng mặt trời xuống còn 1USD/1W. Với việc cắt giảm đáng kể chi phí các tấm silicon wafer nhưng vẫn sử dụng silicon là nguyên liệu chính, phương pháp của Ampulse có tiềm năng đạt được mục tiêu này.
Kim Anh (theo www.earthtechling.com)