وزارت انرژی ایالات متحده 19 پروژه (9 پروژه در CSP، 10 در PV) را با بودجه کلی 6 میلیون دلار انتخاب کرد که ایده های نوآورانه، هدفمند و در مراحل اولیه را در تحقیق و توسعه انرژی خورشیدی دنبال می کند. این پروژه ها از طریق برنامه بودجه 2022 دفتر فناوری های انرژی خورشیدی (SETO) پروژه های کوچک نوآورانه در خورشید (SIPS) انتخاب شدند. پروژه‌های SIPS بر ایده‌های بدیع، پرخطر یا با تأثیر بالا تمرکز می‌کنند که می‌توانند نتایج قابل‌توجهی را در اولین سال اجرا ایجاد کنند، به سرعت مفاهیم جدید را تأیید کرده و پایه‌ای را برای ادامه تحقیقات ایجاد کنند. SIPS یک برنامه SETO در حال انجام است که از زمان شروع آن در سال 2015، بیش از 100 پروژه را تامین مالی کرده است.

برنامه SIPS همچنین برای افزایش تنوع محققان انرژی پاک با ساده کردن فرآیند درخواست و تشویق برنامه های کاربردی از سوی محققانی طراحی شده است که هرگز برای جایزه SETO درخواست نکرده اند یا برای آن انتخاب نشده اند. از 19 دریافت کننده، 15 نفر برای اولین بار محقق اصلی پروژه ای هستند که توسط SETO تامین مالی شده است.

کلی اسپیکس-بکمن، معاون اصلی معاون وزیر در امور بهره وری انرژی و انرژی های تجدیدپذیر، گفت: آوردن محققان جدید به اکوسیستم DOE با ایده های جسورانه و مبتکرانه آنها راهی فوق العاده ثمربخش برای پیشبرد کار ما در زمینه انرژی پاک و شکستن پیشرفت های تدریجی است. من نمی توانم صبر کنم تا دانش و پیشرفت های تکنولوژیکی را که از این پروژه های خورشیدی جدید رشد می کند، ببینم.

پروژه‌ها در دو حوزه تحقیقاتی انرژی خورشیدی اعطا شدند: PV و تمرکز انرژی خورشیدی - حرارتی (برندگان CSP را اینجا ببینید). پروژه های PV راندمان تبدیل توان، خروجی انرژی، استفاده مجدد و فرآیندهای بازیافت، طول عمر خدمات و قابلیت ساخت فناوری های PV را بهبود می بخشد. سازمان های زیر برای دریافت جوایز PV SIPS انتخاب شدند:

دانشگاه ایالتی آریزونا (تمپ، آریزونا)
نام پروژه: سیستم‌های ترانسفورماتور مسطح برای الکترونیک قدرت مدولار در سیستم‌های PV کم‌هزینه و طولانی مدت
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این تیم پروژه مبدل های الکترونیکی قدرت جدید را برای اتصال سیستم های PV خورشیدی به شبکه طراحی خواهد کرد که ماژولار و اضافی هستند. مبدل های جدید کوچکتر از دستگاه های فعلی خواهند بود، به راحتی تعمیر و ارتقا می یابند و با استفاده از روش ها و موادی ساخته می شوند که حساسیت کمتری به تغییرات زنجیره تامین دارند. این در حالی که عملکرد بالا در سیستم های PV را حفظ می کند، طول عمر عملیاتی بیشتری را پشتیبانی می کند.

آزمایشگاه ملی آرگون (لمونت، ایلینوی)
نام پروژه: Solar-Leap: ابزاری دموکراتیک شده برای مدیریت تاثیر بلندمدت شرایط محیطی و عملیاتی بر کاهش عملکرد دارایی
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این پروژه ابزارهایی را برای تجزیه و تحلیل دقیق و پیش بینی قابلیت اطمینان بلندمدت ماژول های PV در آب و هوای شدید مختلف و شرایط استرس مرتبط ایجاد می کند. ابزارهای فعلی فقط از مجموعه داده‌های کوچک یا آزمایش‌های مبتنی بر آزمایشگاه استفاده می‌کنند، که می‌توانند در پیش‌بینی عملکرد طولانی‌مدت ماژول PV در دنیای واقعی دقت کمتری داشته باشند. ابزارهای جدید توسعه یافته توسط تیم پروژه از داده های حسگر و سوابق نگهداری از ناوگان گسترده ای از ماژول های PV برای تعیین دقیق تر اثرات شرایط میدانی و توسعه استراتژی هایی برای کاهش این اثرات منفی استفاده می کنند. این تیم از نزدیک با اعضای صنعت PV - با تمرکز خاص بر مشاغل و شرکت‌های اقلیت در جوامع کم منابع - برای جمع‌آوری بازخورد و نشان دادن تأثیر ابزار بر عملیات و نگهداری دارایی‌های PV خود کار خواهد کرد.

دانشگاه کیس وسترن رزرو (کلولند، اوهایو)
نام پروژه: چرخه های شتاب دهنده یادگیری معماری های پیشرفته سیلیکونی: رویکردهای پردازش سلولی و تأثیر آنها بر مکانیسم های تخریب
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این پروژه فرآیندی را توسعه می‌دهد که می‌تواند به سرعت عملکرد و دوام مواد جدید را برای سلول‌های نوع p سیلیکونی بدون نیاز به بهینه‌سازی کامل دستگاه جدید پیش‌بینی کند. این امر با شناسایی اینکه کدام طرح‌های جدید سلول‌های PV سیلیکونی بهترین پتانسیل را برای دستیابی به راندمان بالا و طول عمر عملیاتی طولانی دارند، در زمان و تلاش تحقیق صرفه‌جویی می‌کند. این فرآیند طیف گسترده ای از عواملی را که می تواند بر عملکرد دستگاه تأثیر بگذارد - از پایداری خود ماده سیلیکونی گرفته تا آزمایش های پیری سریع اجزای ماژول در آب و هوای مختلف - برای توسعه این پیش بینی ها بررسی می کند.

دانشگاه آلاباما (Tuscaloosa، Alabama)
نام پروژه: مهندسی پیش ساز جذب کننده پروسکیت تمام معدنی و آنیل سریع فوتونیک برای ماژول های خورشیدی پروسکایت بسیار پایدار با مساحت بزرگ
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این پروژه چاپ سلول های خورشیدی پروسکایت را با سرعت بالا با استفاده از مواد پروسکایتی اصلاح شده جدید و تکنیک های پردازش نوآورانه امکان پذیر می کند. این روش به غلبه بر موانع فعلی تولید سلول پروسکایت مانند بی ثباتی و زمان پردازش طولانی کمک می کند. این تیم از یک ماده پروسکایتی استفاده خواهد کرد که در آن مولکول‌های آلی با عناصر معدنی جایگزین می‌شوند تا پایداری آن را افزایش دهند، و آن را با لایه‌های بیرونی ساخته شده از مواد اکسید فلزی برای محافظت فیزیکی و بهبود انتقال الکتریسیته به خارج از ماژول جفت می‌کنند. سپس از این ها برای ساخت ماژول ها از محلول مایع از طریق فرآیندی به نام پوشش شکافی استفاده می شود که می تواند برای استفاده در یک خط تولید با سرعت بالا افزایش یابد. هدف این تیم ساخت مینی ماژول هایی با راندمان تبدیل توان بالای 20 درصد است. این ترکیب از مواد و تکنیک های جدید پتانسیل ارائه ماژول های فتوولتائیک پروسکایتی کم هزینه و پایدار را دارد.

دانشگاه آریزونا (توسان، آریزونا)
نام پروژه: توسعه و پایداری سلول های خورشیدی پیشرفته پروسکایت با استفاده از روش های الکتروشیمیایی درون خطی
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این پروژه ابزاری را برای آزمایش نقص یا تخریب در سلول‌های فتوولتائیک پروسکایت ایجاد می‌کند که می‌تواند در یک خط تولید با توان بالا ادغام شود. این یک روش کم‌هزینه و بسیار مقیاس‌پذیر برای درک تأثیر مواد مختلف و روش‌های ساخت بر روی پایداری سلول‌های PV پروسکایت ارائه می‌کند و تولید پروسکایت PV گسترده را امکان‌پذیر می‌کند.

دانشگاه کانکتیکات (استورز، کانکتیکات)
نام پروژه: ارزیابی عملکرد پانل های PV با استفاده از طیف سنجی امپدانس
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این پروژه ابزاری را توسعه می دهد که می تواند ماژول های PV را در حین کار تجزیه و تحلیل کند. این ابزار نحوه تاثیرگذاری توان خروجی و طول عمر ماژول‌های PV را تحت تأثیر شدت‌های مختلف نور، ویژگی‌های سطح مواد مانند نقص، ناخالصی‌ها و خواص مکانیکی و ویژگی‌های سطح ماژول مانند کانکتورهای الکتریکی اندازه‌گیری می‌کند.

دانشگاه دلاور (نیوارک، دلاور)
نام پروژه: درجا مشخصه ریزساختاری هیدروژن غیرفعال سازی ناهمگونی سیلیکون: آدرس دهی مدار باز مسیرهای کاهش و کاهش ولتاژ
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این پروژه روشی را برای اندازه‌گیری تغییرات ریزساختاری در لایه سیلیکونی ماژول‌های PV تحت آزمایش‌های تنش گرما و نور تسریع‌یافته، که برای پیش‌بینی طول عمر عملیاتی ماژول‌ها طراحی شده‌اند، توسعه می‌دهد. تیم پروژه بر روی نوع خاصی از سلول‌های PV سیلیکونی تمرکز خواهد کرد که دارای لایه‌های نازکی از سیلیکون با هیدروژن اضافه شده برای تغییر خواص الکتریکی هستند. این لایه ها کارایی سلول های PV را افزایش می دهند، اما ممکن است پایداری مواد را کاهش دهند. این روش جدید نحوه واکنش هیدروژن به آزمایش‌های طول عمر تسریع‌شده را اندازه‌گیری می‌کند و از این اطلاعات برای توسعه استراتژی‌های کاهش استفاده می‌کند و عمر عملیاتی 30 تا 50 ساله را برای سلول‌های PV ناهمگون سیلیکونی فراهم می‌کند.

دانشگاه هاوایی در مانوآ (هونولولو، هاوایی)
نام پروژه: پوشش یکپارچه سلول های خورشیدی پروسکایت با کامپوزیت های رسانای شفاف برای پایداری طولانی مدت
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این تیم پروژه یک ماده درزگیر جدید را برای استفاده به عنوان لایه بیرونی محافظ روی سلول های PV پروسکایت بررسی خواهد کرد. بیشتر درزگیرهایی که امروزه استفاده می شوند باید در دماهای بالا استفاده شوند که می تواند مواد پروسکایت را تجزیه کند. این ماده جدید را می توان در دمای اتاق اعمال کرد. این ماده جدید همچنین می تواند جایگزین شیشه در سلول هایی شود که در آن شیشه به عنوان یک لایه محافظ استفاده می شود و هزینه این ماژول ها را کاهش می دهد.

دانشگاه ویرجینیا (شارلوتزویل، ویرجینیا)
نام پروژه: سلول های خورشیدی سیلیکونی بازیافتی با راندمان بالا
مبلغ جایزه DOE: 250000 دلار
خلاصه پروژه: این پروژه روش های جدید مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست را برای بازیافت فلز نقره مورد استفاده در ماژول های PV سیلیکونی بررسی خواهد کرد. نقره ای که برای تماس های الکتریکی در سلول های خورشیدی سیلیکونی استفاده می شود یکی از گران ترین اجزا است و در حال حاضر از سلول های خورشیدی سیلیکونی قدیمی یا شکسته با استفاده از اسید نیتریک بازیابی می شود - تکنیکی که می تواند برای محیط زیست مضر و ناکارآمد باشد. این پروژه از روش جدیدی به نام فرسایش لیزری برای حذف سیلیکون از ماژول های PV با تبدیل آنها به ذرات کوچک استفاده می کند. فرسایش لیزری یک فرآیند کم تاثیر زیست محیطی است که بازدهی بالاتری از نقره بازیافتی را فراهم می کند و ذرات نقره بازیافت شده در طول این فرآیند را می توان مستقیماً در ساخت ماژول های سیلیکونی جدید استفاده کرد.

اوریل سولار (روستای وست لیک، کالیفرنیا)
نام پروژه: بررسی تلورید کادمیوم تک کریستالی بر روی سیلیکون برای فعال کردن دستگاه های PV آینده
مبلغ جایزه DOE: 300000 دلار
خلاصه پروژه: این پروژه روش‌هایی را برای افزودن لایه‌های باکیفیت تلورید کادمیوم در بالای سیلیکون در سلول‌های PV توسعه می‌دهد. این لایه‌ها در مقایسه با سلول‌های PV فقط سیلیکونی یا تلورید کادمیوم پتانسیل راندمان تبدیل توان بسیار بالاتری دارند، اما افزودن این لایه می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. این تیم روش‌هایی را برای افزودن لایه تلورید کادمیوم برای به حداکثر رساندن پایداری، کارایی و سهولت ساخت تجزیه و تحلیل و بهینه‌سازی خواهد کرد.

مورد خبر از DOE