жк днепропетровская 37 квартиры

Строим Добро

Петербург спасает мир. В Санкт-Петербурге открыли экспериментальную линию по производству солнечных модулей

В современном мире объем производства солнечных фотоэнергосистем растет стремительными темпами. В 2011 году было произведено солнечных батарей на общую мощность более 15 ГВт, и производство их растет в среднем на 30% в год.

Важнейшей задачей фотоэнергетики является достижение паритета стоимости «солнечного» и сетевого электричества.

Именно поэтому событие, произошедшее в Петербурге, имеет важнейшее значение для развития солнечной энергетики не только в России, но и во всем мире. В феврале этого года губернатор Санкт-Петербурга Георгий Полтавченко и вице-президент фонда «Сколково» Станислав Наумов открыли экспериментальную линию по производству так называемых солнечных модулей. Она была создана на базе Научно-технического центра тонкопленочных технологий в энергетике Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе. Экспериментальная линия будет производить около 50 солнечных модулей в год. Стоимость проекта – более 1,5 млрд рублей.

Георгий Полтавченко ознакомился с работой линии и расписался на первом модуле, оставив пожелание: «В добрый путь!»

Ученые утверждают, что именно это направление развития альтернативной энергетики позволит спасти человечество от энергетического коллапса, связанного с истощением мировых запасов углеводородов. Однако на сегодняшний день успешному развитию солнечной энергетики мешает, прежде всего, дороговизна солнечных батарей и их сравнительно низкий КПД, а значит – высокая стоимость производимой энергии.

По словам д. т. н., профессора В. Д. Румянцева, сегодня стоимость сетевой электроэнергии (производимой электростанциями на традиционном топливе) в Европе составляет $0,04–0,07 за 1 кВт/ч, а при пиковых нагрузках – $0,1–0,2. В то же время стоимость электроэнергии, произведенной солнечными модулями, – $0,25–0,45 за 1 кВт/ч.

Производство наиболее широко используемых солнечных элементов на основе кремния является весьма дорогим и энергоемким в связи с недостаточной технологической и элементной базой и высокой стоимостью.

Именно поэтому, как говорят ученые, принципиальным является вопрос повышения КПД солнечных тонкопленочных элементов на основе кремния и снижения себестоимости их производства.

Прорыв, совершенный сотрудниками Центра тонкопленочных технологий, как раз заключается в том, что им удалось повысить КПД таких элементов с 9 до 13%. Кроме того, благодаря применению новых видов сырья удастся снизить себестоимость фотоэлементов. Результаты исследований петербургских ученых будут переданы в промышленность – на завод в Новочебоксарске (Чувашия), где производство новых модулей поставят на поток. Планируется, что после завершения исследований и передачи технологии в производство на предприятии будут выпускать более 1 млн модулей в год.

Стоит добавить, что эта разработка – совместный проект РОСНАНО и компании «Ренова». В его основе – разработки известной швейцарской фирмы «Оерликон Солар», которая поставила свое оборудование в Новочебоксарск и питерский Научно-технический центр при ФТИ им. А. Ф. Иоффе. Солнечный модуль – продукт высоких технологий. Это тонкая пленка толщиной до нескольких микрон, которая состоит из восьми слоев. Причем надо подобрать ее толщину так, чтобы она поглотила как можно больше света и одновременно не превратилась в сопротивление электрическому току.

Борьба за свет идет нешуточная. Чтобы взять его по максимуму, ученые придумывают множество «хитростей». Например, сделали два каскада, каждый из которых захватывает свою часть солнечного спектра. В итоге кпд модуля поднялся сразу на несколько единиц.

– В Новочебоксарске будут делать модули с двумя каскадами, но мы в нашем научном центре начинаем работать над третьим, что позволит аморфному кремнию догнать по кпд кристаллический кремний, – говорит профессор Евгений Теруков. – В принципе можно и дальше увеличивать число каскадов, поднимая эффективность модуля. Еще одна задача нашего центра – уйти от импортных комплектующих, наладить их выпуск в России.

Стоит добавить, что в ФТИ это далеко не первое исследование, посвященное повышению коэффициента полезного действия и долговечности солнечных модулей. Так, еще в 2009 году наблюдательный совет РОСНАНО одобрил участие корпорации в проекте по созданию производства наногетероструктурных фотопреобразователей с КПД 37–45%, солнечных модулей и энергоустановок нового поколения с линзами Френеля и системой слежения за Солнцем. В основе этого проекта также лежали разработки сотрудников института.

Как пояснили ученые, в концентраторных солнечных энергоустановках будут использованы каскадные солнечные элементы нового поколения на основе наногетероструктур для фотоэлектрического преобразования концентрированного излучения, линзы Френеля, концентрирующие солнечную энергию до 900 крат, а также высокоточные системы слежения за Солнцем. В предлагаемых концентраторных фотоэлектрических модулях прямое солнечное излучение, падающее на поверхность линзы Френеля площадью, например, 50х50 мм, концентрируется на высокоэффективном каскадном солнечном элементе площадью менее 4 кв. мм. Солнечные элементы при этом не перегреваются за счет использования специально разработанных теплоотводов на основе естественного охлаждения.

Для производства каскадных солнечных фотоэлементов, использующихся в тандеме с концентраторами, будет использован метод химического осаждения на подложки из германия различных полупроводниковых материалов из газовой фазы.

Как пояснял руководитель проекта Вячеслав Андреев, установка с линзами Френеля использует тот же принцип, который мы наблюдаем, подставляя лупу под луч солнца. Суть технологии такова: солнечная энергия падает на линзу и концентрируется в 1000 раз на маленьком фотоэлементе, что позволяет во столько же раз снизить площадь и стоимость фотоэлемента.

Как посчитали ученые, по вырабатываемой за 25 лет электроэнергии 1 г наногетероструктур в каскадном солнечном элементе в новых энергетических установках с линзами Френеля эквивалентен 5 т дизельного топлива. Размещение солнечных фотоэлектрических установок в южных и юго-восточных областях России будет способствовать решению социально-бытовых проблем населения, не имеющего централизованного энерго-снабжения, а также позволит уменьшить негативную нагрузку на окружающую среду и сэкономить значительные средства бюджетов разного уровня за счет отказа от дизельных автономных электростанций в пользу солнечных. Кстати, сейчас в России в условиях отсутствия постоянных источников энергии живут 10 млн человек.

Таким образом, в России сегодня создана и активно развивается новая отрасль высокотехнологичной промышленности – производство солнечных фотоэлектрических установок третьего поколения. И это внесет значительный вклад в построение производственной базы для реализации программы Правительства РФ по повышению энергоэффективности экономики за счет использования возобновляемых источников энергии.

Дмитрий Григорьев

Другие материалы по теме

X