Frostvæske, billige materialer kan føre til billig solenergi

En proces, der kombinerer nogle forholdsvis billige materialer og det samme frostvæske, der forhindrer en bilkøler i at fryse i koldt vejr, kan være nøglen til at lave solceller, der koster mindre og undgå giftige forbindelser, samtidig med at brugen af ​​solenergi udvides yderligere.

Og når det er perfektioneret, denne tilgang kan også tilberede solcellerne i en mikrobølgeovn svarende til den i de fleste køkkener.

Ingeniører ved Oregon State University har fastslået, at ethylenglycol, almindeligt anvendt i frostvæskeprodukter, kan være et billigt opløsningsmiddel, der fungerer godt i en "kontinuerlig flow"-reaktor – en tilgang til fremstilling af tyndfilmssolceller, der let kan skaleres op til masseproduktion på industrielt niveau.

Forskningen, netop offentliggjort i Materiale Bogstaver , et fagligt tidsskrift, konkluderede også, at denne tilgang vil fungere sammen med CZTS, eller kobber zink tinsulfid, en forbindelse af væsentlig interesse for solceller på grund af dens fremragende optiske egenskaber og det faktum, at disse materialer er billige og miljøvenlige.

"Den globale brug af solenergi kan blive holdt tilbage, hvis de materialer, vi bruger til at producere solceller, er for dyre eller kræver brug af giftige kemikalier i produktionen, " sagde Greg Herman, en lektor ved OSU School of Chemical, Biologisk og miljøteknik. "Vi har brug for teknologier, der bruger rigeligt, billige materialer, helst dem, der kan udvindes i USA. Denne proces tilbyder det."

Derimod mange solceller i dag er lavet med CIGS, eller kobberindiumgalliumdiselenid. Indium er forholdsvis sjældent og dyrt, og hovedsagelig produceret i Kina. Sidste år, priserne på indium og gallium brugt i CIGS solceller var omkring 275 gange højere end zink brugt i CZTS celler.

Den teknologi, der udvikles på OSU, bruger ethylenglycol i meso-fluidiske reaktorer, der kan tilbyde præcis temperaturkontrol, Reaktionstid, og massetransport for at give bedre krystallinsk kvalitet og høj ensartethed af de nanopartikler, der udgør solcellen - alle faktorer, der forbedrer kvalitetskontrol og ydeevne.

Denne tilgang er også hurtigere – mange virksomheder bruger stadig "batch mode" syntese til at producere CIGS nanopartikler, en proces, der i sidste ende kan tage op til en hel dag, sammenlignet med cirka en halv time med en kontinuerlig strømningsreaktor. Den ekstra hastighed af sådanne reaktorer vil yderligere reducere de endelige omkostninger.

"Til storstilet industriel produktion, alle disse faktorer - materialeomkostninger, hastighed, kvalitetskontrol – kan omsættes til penge, " sagde Herman. "Den tilgang, vi bruger, bør give solceller af høj kvalitet til en lavere pris."

Ydeevnen for CZTS-celler lige nu er lavere end den for CIGS, siger forskere, men med yderligere forskning i brugen af ​​dopingmidler og yderligere optimering burde det være muligt at skabe solcelleeffektivitet, der er sammenlignelig.