Kymmenen prosenttia edullisempaa aurinkosähköä

Aalto yliopistossa tutkimusprojektin tehnyt Michiganin materiaalitieteiden ja sähkötekniikan professori Joshua Pearce selvitti, että aurinkokennoissa käytetyn standardin piin vaihtaminen mustaan piihin laskee aurinkosähkön kokonaiskustannuksia 10 prosenttia.

Nanoteksturoivalla kuivaetsauksella piin pintaan saavutettava musta pii (black-Si) on tehokkaampi keräämään valoa kuin tavanomaiset etsauskäsittelyt. Etsauskäsittely tekee sen pinnan nanokokoisten neulojen metsäksi, jossa ne tehokkaasti keräävät valoa heijastamatta sitä avaruuteen.

Kuitenkin tekniikan aiheuttamat pintaviat heikentävät mustan piin tehokkuutta, mutta Aalto-yliopiston tutkijoiden käsiteltyä piirakennetta sopivalla atomikerroskasvatuksen (ALD) pinnoitteella, pinnan virheiden vaikutukset vähenevät.

Tyypillinen ajatus on ollut, että kuivaetsattujen ja ALD-käsiteltyjen mustien piikennojen kustannukset ovat liian kalliita käytännön markkinoille.

Kuitenkin tutkimuksen tulokset pyöristyttivät jopa Pearcea. Havaittiin, että yksittäisten mustan piin passiivisten takaemitterikennojen (PERC) tuotanto oli 15,8 - 25,1 prosenttia kalliimpaa kuin tavanomaisten kennojen valmistaminen. Mutta havaittiin myös, että tehokkuuden tuoma setu ja mahdollisuus valita halvempi monikiteinen pii lähtömateriaaliksi ylittivät huomattavasti nämä ylimääräiset kustannukset, joten kokonaiskustannukset yksikkötehoa kohti laskivat 10,8 prosenttia.

Myös Aalto yliopisto kertoo, että maailman ensimmäiset pikimustat aurinkopaneelit selvisivät tulikokeesta eli matka tutkimuksesta teollisuuteen sujui vauhdilla.

Erityisesti tutkijoita huoletti miten kennojen hauras rakenne selviäisi massatuotannosta ja etenkin robottien käsittelystä. Huoli osoittautui turhaksi: kennot ja niistä valmistetut paneelit selvisivät tuotantolinjoilta vahingoittumattomina.

Parhaat paneelit tuottavat sähköä yli 20 prosentin tehokkuudella. Tutkijat havaitsivat myös, että mustat kennot sietävät raaka-aineen epäpuhtauksia sinisiä standardikennoja paremmin ja ne myös säilyttävät tehonsa pidempään.