Goedkopere productiemethode germanium-zonnecellen ontwikkeld

Medewerkers van de universiteit van Utah hebben een manier ontwikkeld om goedkopere, op germanium gebaseerde zonnecellen te produceren. Dit type zonnecellen is rendabeler dan de gangbare silicium-zonnecellen.

Met de halfgeleider die normaliter in zonnecellen wordt toegepast, silicium, behalen de cellen een efficiëntie van maximaal ongeveer twintig procent. Desondanks worden vrijwel alle zonnepanelen van dit type halfgeleider gemaakt, aangezien silicium tamelijk goedkoop is en tegen een stootje kan. Wanneer geld geen rol speelt, zoals in de ruimtevaart, wordt een andere halfgeleider gebruikt als basis voor zonnecellen: germanium. Dit materiaal is veel kwetsbaarder en duurder dan silicium, maar kan zonlicht met een veel hoger rendement in elektriciteit omzetten. Met gebruik van concentrators voor zonlicht kunnen germanium-panelen meer dan veertig procent van het zonlicht converteren, terwijl de theoretische grens voorbij de vijftig procent ligt.

Twee medewerkers van de universiteit van Utah hebben echter een manier ontwikkeld om meer germanium-wafers uit een staaf germanium te snijden. Voorheen werd een snijmethode ingezet die voor silicium is ontwikkeld. Deze zorgt echter voor relatief veel verspaningsverlies door de dikke zaagsnede en voor veel breukverlies vanwege de fragiele structuur van germanium. Eberhard Bamberg en Dinesh Rakwal gebruiken echter een zeer dunne molybdeen-draad om het germanium te snijden. Door deze draad onder stroom te zetten, een techniek die bekend staat als wedm, kunnen dunnere plakken gesneden worden zonder deze te breken.

Volgens de cto van Sylarus Technologies, een fabrikant van germanium-wafers, kan de nieuwe snijtechniek een kostenbesparing van zo'n tien procent opleveren. Een wafer van tien centimeter doorsnede zou dan in prijs van 80 tot 100 dollar omlaag gaan naar 72 tot 90 dollar. Het bedrijf overweegt nu de molybdeendraad-methode in te zetten, mits het proces zich laat schalen naar industriële massaproductie. Een van de verbeteringen moet de snelheid van het snijden worden: momenteel duurt het veertien uur om een wafer te snijden, Bamberg hoopt dit naar zes uur te kunnen verkorten.

De molybdeen-draden zijn 75 of 100 micron dik, terwijl de gebruikelijke zagen 170 tot 180 micron dik zijn. Met een waferdikte van 300 micron kunnen 75 micron dikke molybdeendraden zo'n dertig procent meer wafers produceren. Aangezien de nieuwe methode minder schade aan het germanium berokkent, kunnen de wafers zelf ook dunner worden afgesneden, tot een dikte van 100 micrometer. Dat zou een winst van maar liefst 57 procent opleveren. Voor hun onderzoek gebruikten Bamberg en Rakwal germaniumstaven met een doorsnede van 2,6 inch, oftewel 6,6 centimeter. De gebruikte molybdeendraden waren 75 micrometer dik en werden onder lage spanning gebruikt om verlies van germanium te beperken.

bron: tweakers.net