/energi

IBM banker solcellers effektivitet op med en faktor fem

Køleteknologi fra halvledere øger udbyttet fra IBM-solceller til over 70 watt solstrøm pr. kvadratcentimeter. Det kan sænke prisen på solstrøm dramatisk.

Klik for at se billedet i stort

IBM's eget foto af den supereffektive solcelle.


Læs mere om

Dokumentation

Af Mads Ølholm, mandag 19. maj 2008 kl. 12:15

En særlig metallegering, som bruges i chipteknologi, kan ifølge IBM holde temperaturen nede på solceller. Det betyder, at solcellerne kan gøres fem gange så effektive som traditionelle solceller.

Solceller skal være så effektive som muligt. Men effektive solceller betyder varme solceller, og varmen lægger normalt en begrænsning på ydeevnen. Derfor har IBM lånt teknologi fra halvlederverdenen, der skal gøre det muligt at holde solcellernes temperatur nede.

For at kunne køle effektive solceller, skal der bortledes varme, der svarer til 100 watt pr. kvadratcentimeter, hvilket er i samme størrelsesorden som i halvlederverdenen.

IBM har fundet en flydende metallegering, der består af gallium og indium, som gør, at solceller, der ellers ville nå op på en temperatur på 1600 grader celsius, nu kan holdes nede på på 85 grader, forklarer Supratik Guha, der er en af IBM’s forskningschefer i Yorktown Heights i New York, i en pressemeddelelse.

De første resultater af denne forskning blev for få dage siden præsenteret for IEEE (de amerikanske elektronikingeniørers forening).

IBM anvender den flydende metallegering, der ligger bag selve chippen, som et termisk interface, hvor varmen ledes bort fra selve chippen til en køleblok, hvorfra varmen igen bortledes på traditionel vis.

Uden denne køling var solcellerne gået op i røg, da IBM anvender en kraftig linse til at koncentrere solens stråler, således at solcellerne kan producere elektricitet svarende til 70 watt pr. kvadratcentimeter – fem gange mere end normale solceller.

Hvis teknologien kan flyttes fra det nuværende laboratorieforsøg til egentlig drift, kan den ifølge IBM sænke prisen for solcellestrøm voldsomt.

IBM beskæftiger sig egentlig ikke med udvikling af solceller eller teknologier til at køle disse. Firmaet faldt over udnyttelsen ved et tilfælde, da der alligevel blev forsket i, hvordan man mest effektivt kan køle fremtidens chip, som IBM blandt andet skal anvende i firmaets nye supercomputer Blue Gene/P, som er undervejs i forskningsafdelingen.



19. maj 2008 kl 13:13

avatar

Michael Schade

?

Kunne man ikke have kølet konventionelt ved bagvedliggende vandgennemstrømning og derved have opvarmet brugsvand samtidigt??

Skidt om det giver en faktor 5, mindre kan vel også gøre det når man både kan få strøm og varmt vand?


19. maj 2008 kl 13:21

Christer Møller With

Udnyttelse af spildvarmen

En nærliggende tanke ville være at udnytte spildvarmen til at øge elproduktionen.
Ved et stort anlæg med mange solceller, må der vel komme en del spildvarme. ville det ikke være muligt at udnytte den til øget elproduktion? Jeg regner ikke med at man kan benytte vores model herhjemme fra, hvor spildvarme fra elproduktionen bliver brugt til fjernvarme. Steder hvor solceller er effektive har de næppe brug for mere varme:-)


19. maj 2008 kl 13:23

avatar

Per Jørgensen Møller

Re: effektivitet ?

Det lyder jo fantastisk, når man tidligere var tæt på 20% og så 5x mere, men det viser sig så, at det er effekthåndterbarheden, der er blevet forøget med 5x og det er jo noget helt andet - five times the electrical power density - som der står i originalartiklen. Det er dog stadig et interessant resultat, må det medgives.


19. maj 2008 kl 13:36

avatar

Peter Maersk-Moller

watt nok ?

Hmm, er der ikke noget med 1200kwh per kvadratmeter per år i DK med ca. 1700 solskinstimer ? Hvilket giver ca. 0.7 watt per kvadratcentimeter, hvis man kun tæller solskinstimer med. Så 70W+100W = 170W / 0.7W er cirka 242 kvadratcentimeter stor linse uden tab fokuseres ned til en kvadratcentimeter ....

Eller regner jeg galt. Kan disse linser laves billigt ?

P.


19. maj 2008 kl 13:51

Marek Andraszek

Kan disse linser laves billigt ?

Da jeg var ung, altså tilbage til 1960x husker jeg at Tv-ers skærme var meget små. Derfor kunne skærmen forstørres ved hjælp af en glas linse. Den bestod af 2 glasskaler fyldt med destileret vand.

Med plastik kan den vel laves til "ingen" penge; 3 kr. pr. stk. ? Der laves også flade linser, kendt fra "Netto" kasser eller til og klistre på bagruden af en varevogn.

Marek fra LOL-AND.


19. maj 2008 kl 14:12

john jørgensen

70W/cm2??

"70 watt pr. kvadratcentimeter – fem gange mere end normale solceller."
Hvordan skal det forstås?
Min solcelle er ca 20x30cm og yder 10w.



19. maj 2008 kl 14:23

Poul-erik Karlshøj

Misvisende overskrift

Ja, Per har helt ret. Den overskrift pynter ikke på Ing|Net.

Da der skal bortledes 100W varme pr. kvadratcentimeter må det vel betyde at solcellens effektivitet er 70/170, altså godt 40%. Det er (tror jeg) faktisk tæt på det maximale man kan lave med de mest effektive solceller i dag (til space, dvs. kostbare).

Hvori er fordelen ved at have en effektiv, men lille celle som forsynes med en samlelinse frem for at have en celle med samme effektivitet på størrelse med samlelinsen? Er det et spørgsmål om pris?


19. maj 2008 kl 14:26

avatar

Henrik Sørensen

Re: 70W/cm2??

Det passer jo også fint med 20% virkningsgrad for en solcelle.

(800W/m^2)*(0,2m*0,3m)*0,2=9,6W.


19. maj 2008 kl 14:43

Simon Lyngshede

Gallium og Indium

Hvis jeg ikke husker meget galt, så var der et par artikler sidste år, vedrørende de resterende Indium og muligvis også Gallium, resourcer.

Hvis det er et reelt problem at der på længere sigt ikke kan leveres de mængder Indium og Gallium vi i forevejen skal bruge til LCD skærme og andet elektronik, så virker det ikke særlig økonomisk at basere fremtidige solceller på disse på materialler.


19. maj 2008 kl 15:55

avatar

Lars Clausen

Re: Gallium og Indium

IBM banker solcellers effektivitet op med en faktor fem

Dette er vel egentlig ret så mismisende, i lyset af:


Uden denne køling var solcellerne gået op i røg, da IBM anvender en kraftig linse til at koncentrere solens stråler, således at solcellerne kan producere elektricitet svarende til 70 watt pr. kvadratcentimeter – fem gange mere end normale solceller.

At finde en måde at bortlede varmen, så man kan pumpe 5x så meget energi gennem siliciummet, er jo slet ikke det samme som at effektiviteten dermed bliver 5x højere. (Eller højere i det hele taget).

Men jeg ved dog godt at ing.dk's journalister er lige så pjattede med en god overskrift som "kig ind" :-D


19. maj 2008 kl 16:05

avatar

Lars Clausen

Re: Re: Gallium og Indium

mismisende

MisVisende (fejlagtig) selvfølgelig....


19. maj 2008 kl 16:05

john jørgensen

Re: Re: 70W/cm2??


"Det passer jo også fint med 20% virkningsgrad"
Henrik, hvordan blir det til 70W/cm2?


19. maj 2008 kl 16:15

Per L. Grunth

Re: Gallium og Indium

Michael Schade s spörgsmaal er udmärket.

I USA maa man nödvendigvis dimensionere kölesystemer efter de varme omraader som Arizonas örken og Death Valley.

Paa vore breddegrader kunne man maaske nöjes med et andet kölesystem uden Indium og Gallium.


19. maj 2008 kl 16:25

Frits Knudsen

Superlinse eller supersolcelle?

Der må være noget galt med tallene i den artikel: Der skal bortledes 100 watt i form af varme pr. kvadratcentimeter = 1 MW pr. kvadratmeter!
Solen skinner med en effekt på ca. en kW pr. kvadratmeter -- der er altså ikke tale om en faktor 5 men om en faktor 1000! Ikke mærkeligt, at solpanelerne bliver varme :-)


19. maj 2008 kl 16:29

avatar

Lars Clausen

Re: Re: Gallium og Indium

Jo, men hvis det ikke skal være endnu en omgang fup og fidus, så er det vel meget vigtigere at få at vide hvilke energimæssige eller økonomiske fordele der evt. er tale om.

Og det er for mig meget svært at få øje på nogen regulære fordele ved dette system. (Ud over den fixe - men mildtest talt overdrevne - overskrift).


19. maj 2008 kl 16:36

avatar

Lars Clausen

Re: Superlinse eller supersolcelle?

Der skal bortledes 100 watt i form af varme pr. kvadratcentimeter = 1 MW pr. kvadratmeter!

Her afsløres en oplagt svaghed i systemet, man kan nemlig ikke realistisk lave en fresnel linse på 1000 m2, der kan hænges op og sættes på en nøjagtig sol tracker (Uden tab). Og som kan holde til stormvejr osv.

Det kan kun bruges til relativt små systemer. Og så bliver hele tracker og køle systemet meget let lige så dyrt som at bruge alm. solceller.

Omvendt - hvis det kunne lade sig gøre at dreje rundt med en 1000 m2 stor fresnel linse, så ville det nok være meget billigere og mere effektivt (i %) at lave en hot-steam løsning i stedet.


19. maj 2008 kl 16:58

avatar

Henrik Sørensen

Re: Re: Re: 70W/cm2??


"Det passer jo også fint med 20% virkningsgrad"
Henrik, hvordan blir det til 70W/cm2?

Det ved jeg heller ikke :o). Jeg var ved at rette i indlægget og fik slettet noget som jeg havde skrevet, og kunne så ikke tilføje det igen.

Ved nærmere eftertanke ville det sikkert heller ikke kunne forklare de 70W/cm^2, som jeg alligevel ikke helt kan forstå. Jeg ser det dog sådan her:

Hvis vi antager at solen afgiver 800W/m^2 så giver det 0,08W/cm^2. Det vil sige, at der skal være et linsesystem som fokuserer energien fra et areal på 875cm^2 ned på en cm^2, uden tab i linsen og solcellen. Hvis effektiviteten på solcellen er ca 40% som Poul-erik Karlshøj er inde på (70/170), så giver det en linse på ca 2.200cm^2 (ca. 47x47cm).

Så effektiviteten er ca. det dobbelte af dit panel og samtidig tilføres der 2125 gange så meget energi pr. cm^2 pga. linsesystemet (170/0,08). Den nye køling gør så, at solcellen kan holde til dette.

Hvis jeg er helt galt på den, så ret mig endeligt.


19. maj 2008 kl 17:46

Elias Holm

Folk her i blogen er helt galt på den.

En solcelle mister både kapacitet og effektivitet når denne bliver opvarmet. Det vil sige at både den maksimale energi sådan en solcelle kan optage og effektiviteten falder når den bliver opvaret så det kan desværre ikke lade sig gøre at lave kraftvarmeværker baseret på solceller jo mindre man også har nogle varmepumper hvilket vil gøre sådan et system ineffektivt.

Ideen med sådan en solcelle er at man har en linse foran der samler solen så man kan nøjes med en lille solcelle i stedet for en stor en. Derved kan man spare en masse penge. Den anden måde sådan en solcelle kan bruges på er ved at placere den i et højt tårn og rette en masse spejle imod den.
Sådan nogle værker er allerede opført men de fungere ved at opvarme vand og så lede det igennem en turbine. Dette led kan derfor bortskaffes så man kan lave strøm direkte fra solen.


19. maj 2008 kl 18:28

William Nielsen

Ups

Dette indlæg er en fejl. Ignorer det venligst.


19. maj 2008 kl 20:19

Jens Fr.dalsgaard Nielsen

øhhhh ??

Jo længere man læser forvirres man.

En solcelles effektivitet er vel forholdet mellem indstrålet energi og energi man kan trække ud som en strøm ved en given spænding.

Om man så fokuser lyse gennem en linse først har vel intet med effektivitet at gøre !

Jeg tror dertil at det at smide lyset gennem en linse giver et tab i linsen, men det er en anden historie.

De 5 gange er også fedt - især når jeg tænker på at vi på AAUSAT-II bruger solceller med en effektivitet på 28% (*5 = 140% = evighedsmaskine)

At man så måske kan spare penge ved at fokusere lyset så man skal bruge en mindre solcelle er noget andet, men fokus øger jo ike effektiviteten. :-) idet den må defineres som forholdet mellem afgiven energi og indfalden energi.

Men godt hvis der er nogen der får lavet endnu bedre og billigere solceller.


19. maj 2008 kl 20:28

Jens Fr.dalsgaard Nielsen

Re: øhhhh ??

glemte lige ...

Ud fra IBMs egne tal i artiklen er der et effektindfald på 170 W og 70W kommer ud som strøm dvs

effektivitet = 70W/170W * 100% = 41%

Samholdt med "mine" på 28% er de 46% bedre = ca halv gang bedre

håber ikke de er lige så dyre ... ;-)


19. maj 2008 kl 20:44

avatar

Troels Halken

Re: Re: øhhhh ??

håber ikke de er lige så dyre ... ;-)

Når brændstoffet er gratis, bliver effektiviteten mindre vigtig. Så er det netop spørgsmålet man må stille:

Hvad koster de pr. leveret kWh i total cost of ownership?

Vh Troels


19. maj 2008 kl 21:04

Anders Kaas Petersen

Re: Re: øhhhh ??

Det er et andet tal jeg kan finde på IMBs side, men måske har de rettet den.

".. capturing a record 230 watts onto a centimeter square solar cell, in a technology known as concentrator photovoltaics, or CPV. That energy is then converted into 70 watts of usable electrical power.. "

Det får jeg til en virkningsgrad på ca. 30%. det passer jo meget godt med det tidligere nævnte tal på 28%

Men IBM har vel heller ikke lavet en ny type solceller, de har bare fundet en effektiv måde at transportere varmen væk på, så man kan køre med meget højere effekt pr cm2.


20. maj 2008 kl 01:13

avatar

Knud Nielsen

Re: watt nok ?

cirka 242 kvadratcentimeter stor linse uden tab fokuseres ned til en kvadratcentimeter ....

Peter;

I think you'll find it's only .o7 watt/sq.cm - which actually gives you a concentrated area from nearly a quarter sq. metre.

mvh knud


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.

Eksterne links om klima
Klimadebat.dk