Silicium zonnecellen
Silicon wafers, gemaakt van zand (silicium) zijn al tientallen jaren het substraat van onze computer chips. Deze chips, de CPU, de controllers en grafische kaart chips bevatten miljoenen electronische schakelaars die gebaseerd zijn op het halfgeleider principe, namelijk dat er materialen bestaan die onder invloed van electrische spanning dan wel geleiden of niet geleiden. Zonnecellen zijn van exact hetzelfde materiaal gemaakt, en werken ook volgens het principe van halfgeleiders. Als een licht deeltje een electron in een zonnecel naar een hoger energieniveau duwt (het werkings mechanisme van zulke cellen) zou het eenvoudigweg kunnen terugvallen en wat warmte produceren. Maar omdat een zonnecel een halfgeleider is kunnen de electronen maar een kant op. Men kan zonnecellen maken van vele metalen, zoals koper en germanium en indium (samn in cigs cellen) en zelfs ijzer, zolang er door combinatie met andere materialen een halfgeleider ontstaat (zn. Schottky barrier).
Demo van computer chip die op licht werkt (Intel).
Silicium computers
Computers verspillen veel energie in de vorm van warmte, een serverrack in een datacentrum, waar onze websites op gehost worden bijvoorbeeld, kan dezelfde hoeveelheid warmte genereren als 30 straalkachels, en deze warmte wordt vervolgens met airconditioning en koeling installaties afgevoerd. Dit vreet fossiele brandstoffen, zeker omdat kolen naar stroom slechts 33% efficient is. Dit is de reden dat Google en andere groote datacenter eigenaren proberen zelfs stroom op te wekken, en Bill Gates voorstelt de computers in huizen te verspreiden zodat ze tevens als CV kunnen fungeren (zn. Data furnace).
CIGS cells are being kept off the market for all kinds of crap reasons like less yield per m2.
They are the cheapest cells at the moment at ~.90 ct/Watt.
Silicium zonnecomputers?
"The concept processor, code-named Claremont, can run light workloads on solar power by dropping energy consumption to under 10 milliwatts, said Justin Rattner, chief technology officer at Intel, during a keynote address at the Intel Developer Forum in San Francisco. That is low enough to keep a chip running on a solar cell the size of a stamp."
Wat als men een silicium wafer neemt en daarop naast elkaar computer circuits en photovoltaicshce halfgeleiders creert. Dit zou verschillende problemen oplossen, ten eerste zou de stroom toevoer andere plekken kunnen bereiken en daarmee zou de complexiteit van het circuit versimpled kunnen worden. Tevens zou het opgewekte potentiaal slechts gebruikt kunnen worden voor lokale stappen, een lokaal zetje in de rug zodat misschien minder energie nodig zou zijn dan wanner men de electronen als wagons van een trein door de schakeling probeert te duwen. Tevens zou direct zonlicht kunnen worden gebruikt zonder behoefte aan centrales en grote netwerken, transformatoren e.d. Datacenters zouden volstrekt anders kunnen worden opgezet, als velden met spiegels die licht op kleine chips concentreren, met slechts data transmissie en misschien zelfs recyclebare warmte (want een zonnecel zet 85% van het zonlicht om in warmte).
A future datacenter?
Fotonencomputer
Natuurlijk zijn wetenschappers al decennia bezig met pogingen een volledig op licht werkende computer te bouwen. Het probleem daarbijis steeds geweest hoe nu het fundamentele element, de electrische schakelaar, te creeren met licht. Dit lijkt nu wel te kunnen. De ontwikkelingen op dit gebied gaan nog niet zo snel, dus voorlopig is een ‘combined heat en computation’ of CHC centrale het dichtst bij..
"A gadget that boosts a laser signal by a factor of 60 – based on the transfer of photons rather than electrons.
By optimising the structure we believe we can achieve a gain of 109under certain conditions" (bron)