Одна из главных задач, стоящих перед разработчиками технологий производства солнечных батарей (фотовольтаики), – сделать батарею с высоким КПД, но при этом – с низкой себестоимостью. По словам экспертов, как только стоимость 1 КВт станет меньше 1$, мы станем свидетелями бурного расцвета солнечной энергетики. Сегодня существует несколько подходов к решению проблемы удешевления производства таких солнечных батарей. Наиболее распространенный - применение концентраторов света. Вкратце это выглядит так: небольшой по площади (а значит - недорогой) элемент солнечной батареи размещают за линзой, которая превосходит его по площади в десятки, а то и сотни раз, которая собирает солнечные лучи и фокусирует их на элементе. В результате, можно получать нужный объем энергии при значительной экономии на полупроводниковом материале.
По такому пути, в частности, пошли в Национальном Ченг Кунг университете (Тайвань), где был создан комплекс, обеспечивающий электричеством целый город. Как видно на фото, он представляет собой целое поле сборных панелей. Каждая из них состоит из линз размером 10х10 см, за которыми располагаются элементы батарей размером всего 10х10 мм. Таким образом тайваньские конструкторы добились 100-кратной экономии на материале.
А недавно их опыт изучала представительная делегация новосибирских исследователей из Института физики полупроводников СО РАН во главе с зам. директора Института по научной работе профессором Олегом Пчеляковым.
- Мы смогли посмотреть всю технологическую цепочку, начиная от выращивания гетероструктур и производства самих элементов батареи, до сборки установок и эксплуатации в полевых условиях. Практически на каждом из этапов мы нашли немало интересного и для себя.
Интерес новосибирских ученых совсем не праздный. В ИФП тоже не первый год работают над задачей удешевления процесса получения солнечной энергии и повышения эффективности самих батарей.
В частности, за счет использования арсенида галлия нашим исследователям удалось повысить КПД батарей на основе отечественных гетероструктур до 22%, что соответствует лучшим мировым показателям. Для сравнения – у большинства элементов, поступающих в массовую продажу, КПД – 5-6%, а у лучших образцов на основе кремния – 14%
А теперь представьте, что получится, если соединить эти результаты с концентраторами света. Это и является главной целью совместного проекта ИФП и университета Ченг Кунг.
О перспективности этого подхода говорит и то, что на нем основано несколько мега-проектов, которые сейчас намерены реализовать немецкие и японские производители в африканской пустыне Сахара. Там они намерены возвести огромные солнечные электростанции, которые смогут обеспечить электроэнергией чуть ли не половину Евросоюза. Правда, пока проекты находятся на стадии деклараций о намерениях. Но уже известно, что в основу будет положена как раз технология концентраторов. А учитывая, что Германия - абсолютный мировой лидер в области фотоэнергетики, мощность солнечных станций этой страны достигла почти 18 ГВт, можно ожидать, что между заявлениями и их практической реализацией пройдет не так уж много времени.
Причем, ошибочно думать, что солнечная энергетика малопригодна для «холодной» России. Количество солнечных дней в Новосибирской области (около 250 за год) вполне позволяет использовать солнечные батареи с неплохой эффективностью. И сегодня главное препятствие – как раз стоимость солнечных батарей.
– За последние несколько лет было несколько проектов создания производства дешевых солнечных батарей в России. В них вкладывали немалые средства, но все они по разным причинам окончились неудачей. И часто эти причины трудно назвать объективными, – рассказывает Олег Пчеляков. – Например, когда по линии «Роснано» миллиарды вкладывали в проект производства поликремния для батарей на базе компании «НИТОЛ», я входил в число экспертов. И тогда мне бросилось в глаза, что большая часть тех, кого привлекли в этот проект, не обладала необходимым опытом в этой сфере. И в результате, построили предприятие, которое выдавало продукцию, не соответствующую требованиям рынка. Производство пришлось закрыть. А сегодня инвесторы и вовсе не спешат вкладываться в производство российских батарей, потому что проще и выгоднее покупать китайские аналоги.
И тогда мне бросилось в глаза, что большая часть тех, кого привлекли в этот проект, не обладали необходимым опытом в этой сфере. И в результате, построили предприятие, которое выдавало продукцию, не соответствующую требованиям рынка. Производство пришлось закрыть. А сегодня, инвесторы и вовсе не спешат вкладываться в производство российских батарей, потому что проще и выгоднее покупать китайские аналоги.
- Есть ли выход из этой ситуации, или отставание стало непреодолимым?
- Ситуацию можно изменить только по принципу «обгонять, не догоняя». Необходимо создать принципиально новую технологию и достаточно быстро развернуть производство на ее базе. Этим и занимается сегодня наш Институт. А наш главный партнер - Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе (Санкт-Петербург). У них работу по этому проекту возглавляет Вячеслав Михайлович Андреев. Это очень известный ученый, первый аспирант Нобелевского лауреата Алферова, сам он – лауреат Ленинской и Государственной премий, создатель солнечных батарей для станции «Мир». Так что, уровень компетенции ученых, поддержавших наш проект, достаточно высок. И первые результаты уже есть. Мы создали уникальное оборудование, которое позволяет нам выращивать полупроводниковые гетероструктуры (основа для элементов солнечных батарей) с уникальными характеристиками. Уверен, что изучение тайваньского опыта позволит нам еще больше приблизиться к конечной цели проекта: созданию российской индустрии высокоэффективных солнечных батарей.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии