Sử dụng silic không tinh khiết để giảm chi phí sản xuất pin mặt trời

Hầu hết những người không ủng hộ dầu khí đều nhất trí cho rằng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời là lựa chọn bền vững hơn. Để tăng khả năng cạnh tranh của năng lượng mặt trời, các nhà nghiên cứu Na Uy đã đưa ra một phương pháp để giảm 90% khối lượng silic được sử dụng trên mỗi đơn vị diện tích. Giá thành của silic là yếu tố quyết định chi phí sản xuất pin mặt trời.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, mấu chốt của vấn đề là phải sử dụng pin mặt trời làm từ silic chất lượng thấp, có độ tinh khiết thấp hơn 1000 lần so với mức của ngành công nghiệp. Phương pháp mới được cho là giảm chi phí năng lượng trong sản xuất pin mặt trời bằng qui trình gồm ít bước sử dụng nguyên liệu giả rẻ.

Qui trình bắt đầu bằng cách chuẩn bị một phôi thủy tinh (ống vách dày) đường kính khoảng 3 mm, sau đó phủ bên trong ống một lớp CaO và bịt một đầu ống lại. Sau đó, phôi thủy tinh tráng được nhét đầy các thanh silic nhỏ và đầu ống bịt kín được đốt nóng để làm tan chảy silic và làm mềm thủy tinh. Cuối cùng, hỗn hợp thủy tinh/silic được kéo dài mảnh hơn 100 lần bằng đường kính của sợi. Lõi silic có đường kính khoảng 100 micromet và là thành phần hoạt động tích cực của pin mặt trời.

Qui trình này dẫn đến sự phát triển có định hướng của các tinh thể, là kỹ thuật quen thuộc để lọc silic và GS. Ursula Gibson tin rằng có thể áp dụng kỹ thuật này để giảm bớt các bước xử lý cần để sản xuất pin mặt trời.

Trong pin mặt trời truyền thống, khoảng cách từ vị trí một điện tích được bắn ra trên bề mặt nơi nó được thu giữ tương đối xa; silic tinh khiết đã thúc đẩy quá trình này. Nếu không, điện tích chưa được thu lại sẽ mất đi và năng lượng làm nóng tế bào thay vì cung cấp điện năng. Ống silic/thủy tinh mới rút ngắn khoảng cách đó và điện tích có thể được thu giữ dễ dàng thậm chí chỉ bằng silic chất lượng thấp.

Không giống qui trình sản xuất miếng bán dẫn silic tinh khiết cần cho pin mặt trời hiện nay, qui trình mới cần ít năng lượng và nhân công, mà lại rẻ hơn là nhờ sử dụng “silic bẩn” được lọc sạch một cách tự nhiên trong quá trình tan chảy và đông cứng lại.

Các nhà nghiên cứu cho rằng theo tính toán sơ bộ, có thể giảm năng lượng đầu vào cần để xử lí silic theo hệ số từ 2 đến 6, tùy thuộc vào qui trình được sử dụng để sản xuất miếng bán dẫn silic tinh khiết. Khoảng 50%- 90% silic sẽ được thay thế bằng thủy tinh để giảm hơn nữa chi phí năng lượng.

Tuy vậy, vẫn cần nghiên cứu thêm trước khi các ống silic/thủy tinh này được tung ra thị trường thương mại. Mẫu ống silic/thủy tinh đạt hiệu chuyển đổi 3,6%, trong khi tấm pin mặt trời X-Series của SunPower, một trong những công ty đi đầu trong lĩnh vực này, chỉ đạt hiệu suất 21,5%.

Theo Vista.gov.vn