1. Лідер: сонячна багатошарова осередок
3. Експериментально: квантові точки та органічні сонячні осередки
4. Solar Window - нові сонячні осередки з ефективністю 50%

Останнім часом сонячна енергетика розвивається настільки бурхливими темпами

Останнім часом сонячна енергетика розвивається настільки бурхливими темпами, що за 10 років частка сонячної електрики в світовій річного виробництва електроенергії збільшилася з 0.02% у 2006 році до майже одного відсотка в 2016 році.

Dam Solar Park - найбільша СЕС в світі. Потужність 850 мегават.

Основним матеріалом для сонячних електростанцій є кремній, запаси якого на Землі практично невичерпні. Одна біда - ефективність кремнієвих сонячних батарей залишає бажати кращого. Найефективніші сонячні батареї мають коефіцієнт корисної дії, що не перевищує 23%. А середній показник ефективності коливається від 16% до 18%. Тому дослідники всього світу, зайняті в області сонячної фотовольтаїки, працюють на тим, щоб звільнити сонячні фотоперетворювачів від іміджу постачальника дорогого електрики.

Розгорнулася справжня боротьба за створення сонячної суперосередку. Основні критерії - висока ефективність і низька вартість. Національна лабораторія поновлюваних джерел енергії (NREL) в США навіть випускає періодично бюлетень, в якому відображаються проміжні результати цієї боротьби. І в кожному випуску показуються переможці і переможені, аутсайдери і вискочки, випадково вплуталися в цю гонку.

Лідер: сонячна багатошарова осередок

Ці гелієві перетворювачі нагадують сендвіч з різних матеріалів, в тому числі з перовскита, кремнію і тонких плівок. При цьому кожен шар поглинає світло тільки певної довжини хвилі. В результаті ці при рівній площі робочої поверхні багатошарові гелієві осередку виробляють значно більше енергії, ніж інші.

Рекордне значення ефективності багатошарових фотоперетворювачів було досягнуто в кінці 2014 року спільного німецько-французької групою дослідників під керівництвом доктора Франка Дімрота у Фраунгоферовського інституті систем сонячної енергії. Була досягнута ефективність в 46%. Таке фантастичне значення ефективності було підтверджено незалежним дослідженням в NMIJ / AIST - найбільшому метрологічний центр Японії.

Багатошарова сонячна комірка. Ефективність - 46%

Ці осередки складаються з чотирьох шарів і лінзи, яка концентрує на них сонячне світло. До недоліків слід віднести наявність в структурі субстрату германію, який кілька збільшує вартість сонячного модуля. Але всі недоліки багатошарових осередків в кінцевому рахунку усунути, і дослідники впевнені, що в самому найближчому майбутньому їх розробка вийде зі стін лабораторій у великий світ.

Новачок року - перовскит

Абсолютно несподівано в гонку лідерів втрутився новачок - перовскит. Перовськит - це загальна назва всіх матеріалів, що мають певну кубічну структуру кристалів. Хоча перовскіту відомі давно, дослідження сонячних осередків, виготовлених з цих матеріалів, почалося тільки в період з 2006 по 2008 роки. Початкові результати були такими, що розчаровують: ефективність перовскітним фотоперетворювачів не перевищувала 2%. При цьому розрахунки показували, що цей показник може бути на порядок вище. І дійсно, після ряду успішних експериментів корейські дослідники в березні 2016 року одержали підтверджену ефективність 22%, що само по собі вже стало сенсацією.

Перовскітним сонячний елемент

Перевагою перовскітним елементів є те, що з ними зручніше працювати, їх легше виробляти, ніж аналогічні кремнієві елементи. При масовому виробництві перовскітним фотоперетворювачів ціна одного вата електроенергії могла б досягти $ 0.10. Але фахівці вважають, що до тих пір, поки перовскітним гелієві осередку досягнутий максимальної ефективності і почнуть випускатися в промисловому кількості, вартість «кремнієвого» вата електрики може бути істотно знижена і досягти того ж рівня в $ 0.10.

Експериментально: квантові точки та органічні сонячні осередки

Цей різновид сонячних фотоперетворювачів поки знаходиться на ранній стадії розвитку і поки не може розглядатися як серйозний конкурент існуючим гелієвим осередкам. Проте розробник - Університет Торонто - стверджує, що згідно з теоретичними розрахунками, ефективність сонячних батарей на базі наночастинок - квантових точок - буде вище 40%. Суть винаходу канадських вчених полягає в тому, що наночастинки - квантові точки - можуть поглинати світло в різних діапазонах спектру. Змінюючи розміри цих квантових точок, можна буде вибрати оптимальний діапазон роботи фотоперетворювача.

Сонячна осередок на базі квантових точок

А враховуючи, що цей нанослой може наноситися методом розпилення на будь-яку, в тому числі і прозору основу, то в практичному застосуванні цього відкриття проглядаються багатообіцяючі перспективи. І хоча на сьогоднішній день в лабораторіях при роботі з квантовими точками досягнутий показник ефективності, що дорівнює всего11.5%, сумнівів в перспективності цього напрямку немає ні у кого. І роботи тривають.

Solar Window - нові сонячні осередки з ефективністю 50%

Компанія Solar Window зі штату Меріленд (США) представила революційну технологію «сонячного скла», яка в корені міняє традиційні уявлення про сонячних батареях.

Раніше вже були повідомлення про прозорі гелієвих технологіях, а також про те, що ця компанія обіцяє збільшити в рази ефективність сонячних модулів. І, як показали останні події, це були не просто обіцянки, а ефективність 50% - вже не тільки теоретичні вишукування дослідників компанії. У той час як інші виробники тільки виходять на ринок з більш скромними результатами, Solar Window вже представила свої воістину революційні високотехнологічні розробки в області гелієвої фотовольтаїки.

Ці розробки відкривають дорогу до випуску прозорих сонячних батарей, що мають значно більш високу ефективність у порівнянні з традиційними. Але це не єдиний плюс нових сонячних модулів з Меріленда. Нові гелієві елементи можуть легко кріпитися до будь-яких прозорим поверхонь (наприклад, до вікон), можуть працювати в тіні або при штучному освітленні. Завдяки своїй дешевизні інвестиції в оснащення будівлі такими модулями можуть окупитися протягом року. Для порівняння слід зазначити, що термін окупності традиційних сонячних батарей коливається від п'яти до десяти років, а це - величезна різниця.

Сонячні комірки від компанії Solar Window

Компанія Solar Window озвучила деякі деталі нової технології отримання сонячних батарей, що мають таку високу ефективність. Зрозуміло, головні know how залишилися за дужками. Все гелієві елементи виготовлені, в основному, з органічного матеріалу. Шари елементів складаються з прозорих провідників, вуглецю, водню, азоту і кисню. За даними компанії, виробництво цих сонячних модулів настільки нешкідливо, що воно надає в 12 разів менший вплив на навколишнє середовище, ніж виробництво традиційних гелієвих модулів. Протягом найближчих 28 місяців перші прозорі сонячні батареї будуть встановлені в деяких будівлях, школах, офісах, а також в хмарочосах.

Якщо говорити про перспективи розвитку гелиевой фотовольтаїки, то дуже схоже, що традиційні кремнієві сонячні батареї можуть відійти в минуле, поступившись місцем високоефективним, легким, багатофункціональним елементів, що відкриває найширші обрії гелиевой енергетиці. опубліковано econet.ru

PS І пам'ятайте, всього лише змінюючи своє споживання - ми разом змінюємо світ! © econet