Êàê âûáðàòü ËÇÑ
12.02.2024
Âî âðåìÿ íàøåé áåñåäû ïðîôåññîð Ìåæäóíàðîäíîãî óíèâåðñèòåòà ïðèðîäû, îáùåñòâà è ÷åëîâåêà "Äóáíà", ñîòðóäíèê Öåíòðà âûñîêèõ òåõíîëîãèé ÔÃÓÏ «ÍÈÈ ïðèêëàäíîé àêóñòèêè» Ïàâåë Ãëàäûøåâ âçàìåí ïîâñåìåñòíî èñïîëüçóåìîãî ñëîâîñî÷åòàíèÿ «ñîëíå÷íàÿ áàòàðåÿ» íàìåðåííî óïîòðåáëÿåò ïîíÿòèå «ôîòîýëåêòðè÷åñêèé ïðåîáðàçîâàòåëü». Òî è äåëî ñûïëåò íåèçâåñòíûìè îáûâàòåëþ è ïîòîìó íàâîäÿùèìè óæàñ íàó÷íûìè òåðìèíàìè: «ëàçåðíîå ñêðàéáèðîâàíèå», «ñåëåíèçàöèÿ», «âûñîêîîìíûå ñëîè»…
Óñëûøàâ ñëîâîñî÷åòàíèå «òîíêîïëåíî÷íàÿ ôîòîâîëüòàèêà», öåïëÿþñü, êàê óòîïàþùèé çà ñîëîìèíêó, çà âïîëíå ïîíÿòíóþ ïåðâóþ åãî ÷àñòü – è ïðîøó ðàçúÿñíèòü, ÷òî ýòî îçíà÷àåò âñå âìåñòå.
«Îñíîâà ôîòîýëåêòðè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ – ýòî íàëè÷èå ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ïåðåõîäà. Åñòü ïîëóïðîâîäíèêè n- è p-òèïà – ýëåêòðîí-ïðîâîäÿùèå è äûðî÷íî-ïðîâîäÿùèå. Íà ãðàíèöå ðàçäåëà ýòèõ ìàòåðèàëîâ ïðè èõ îñâåùåíèè ïðîèñõîäèò ðàçäåëåíèå ýëåêòðîí-äûðî÷íûõ ïàð – è â ñèñòåìå âîçíèêàåò ýëåêòðè÷åñêèé ïîòåíöèàë. Ýòî î÷åíü óïðîùåííîå ïðåäñòàâëåíèå î ôîòîïðåîáðàçîâàòåëÿõ, – çàêëþ÷àåò Ãëàäûøåâ. – ×òîáû äîñòè÷ü ýôôåêòèâíîñòè, òðåáóåòñÿ äåñÿòîê äîïîëíèòåëüíûõ òîíêèõ ñëîåâ – òîëùèíîé ïîðÿäêà ìèêðîíîâ è íàíîìåòðîâ».
Ñîëíå÷íàÿ ýíåðãåòèêà äâèæåòñÿ â ñòîðîíó òîíêîïëåíî÷íûõ ñèñòåì.  îòëè÷èå îò òðàäèöèîííûõ, êðèñòàëëè÷åñêèõ, îíè áîëåå ýêîíîìè÷åñêè ýôôåêòèâíû.
«Âñå ìîæíî îáúÿñíèòü î÷åíü ïðîñòî, – çàâåðÿåò Ïàâåë Ïàâëîâè÷. – Êëàññè÷åñêèå êðèñòàëëè÷åñêèå ñîëíå÷íûå ïðåîáðàçîâàòåëè íóæäàþòñÿ â äîðîãîì ïîëóïðîâîäíèêå – êðèñòàëëè÷åñêîì êðåìíèè, ïðè÷åì äëÿ ìàêñèìàëüíîãî ïîãëîùåíèÿ ñîëíå÷íîãî ñâåòà è, ñîîòâåòñòâåííî, ýôôåêòèâíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè òðåáóåòñÿ äîñòàòî÷íî òîëñòûé ñëîé (áîëüøîå êîëè÷åñòâî) ïîëóïðîâîäíèêà. Ñåãîäíÿ îò êðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ ïðîèçâîäèòåëè ïåðåõîäÿò ê òîíêîïëåíî÷íûì ýëåìåíòàì íà îñíîâå àìîðôíîãî êðåìíèÿ, òåëëóðèäà êàäìèÿ è ìåäü-èíäèé-ãàëëèé-äèñåëåíèäà».
Ýëåêòðîýíåðãèÿ, êîòîðàÿ ïîëó÷àåòñÿ áëàãîäàðÿ òîíêèì ïëåíêàì, â 3 ðàçà äåøåâëå òîé, ÷òî äàþò êðèñòàëëè÷åñêèå êðåìíèåâûå áàòàðåè. Ñòîèìîñòü ñîëíå÷íûõ áàòàðåé è ïðîèçâîäèìîé èìè ýëåêòðîýíåðãèè ïîñòåïåííî ñíèæàåòñÿ, à íîâûå ñîëíå÷íûå ýëåìåíòû ïîñòîÿííî îòâîåâûâàþò ðàñòóùèé ðûíîê ñáûòà – ïðåæäå âñåãî, â Åâðîïå, ÑØÀ, ßïîíèè. Èíâåñòîðû èäóò íà êðàòêîñðî÷íûå âëîæåíèÿ â êðåìíèé è äîëãîñðî÷íûå – â òîíêèå ïëåíêè.
Íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêàÿ ãðóïïà Ïàâëà Ãëàäûøåâà, ñîçäàâàÿ òîíêîïëåíî÷íûå ñèñòåìû, èñïîëüçóåò õàëüêîãåíèäíûå ìàòåðèàëû (ñîäåðæàùèå ñåðó, ñåëåí, òåëëóð).
«Îíè îáëàäàþò î÷åíü âûñîêîé ïîãëîùàþùåé ñïîñîáíîñòüþ. Ïîýòîìó äëÿ ïîãëîùåíèÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè òðåáóåòñÿ âåñüìà òîíêèé ñëîé. Ñîîòâåòñòâåííî, ïàäàåò ðàñõîä äîðîãèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ. Òîíêîïëåíî÷íûå õàëüêîãåíèäíûå ñîëíå÷íûå ýëåìåíòû ïðåäñòàâëÿþò ñàìîå ýêîíîìè÷åñêè âûãîäíîå íàïðàâëåíèå ôîòîýëåêòðè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè è ïîñòåïåííî çàâîåâûâàþò ìèðîâîé ðûíîê, – óòâåðæäàåò Ãëàäûøåâ.
«Ðàäè ñïðàâåäëèâîñòè ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ýêîíîìè÷åñêèé êðèçèñ è äåìïèíã êèòàéñêèõ ïðîèçâîäèòåëåé ìîãóò îáðóøèòü ðûíîê.  ýòèõ óñëîâèÿõ î÷åíü òðóäíî ãîâîðèòü î ïðåèìóùåñòâàõ òåõ èëè èíûõ òèïîâ ñîëíå÷íûõ áàòàðåé. Íî êðèçèñ íå âå÷åí, îáúåêòèâíàÿ ýêîíîìèêà âîçîáëàäàåò, è òîíêîïëåíî÷íûå õàëüêîãåíèäíûå ñîëíå÷íûå áàòàðåè çàéìóò ñâîþ íèøó», – äîáàâëÿåò îí.
Êîìàíäà ó÷åíûõ èç Äóáíû, ðàáîòàþùàÿ â ÍÈÈ ïðèêëàäíîé àêóñòèêè, åäâà ëè íå åäèíñòâåííàÿ â Ðîññèè ñîñðåäîòî÷èëàñü íà ðàçâèòèè õàëüêîãåíèäíûõ ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòîâ. Ñðåäè çàðóáåæíûõ ïàðòíåðîâ – Áåëîðóññèÿ (áåëîðóññêàÿ êîìïàíèÿ ÈÇÎÂÀÊ, îäèí èç íàèáîëåå óñïåøíûõ â ÑÍà ðàçðàáîò÷èêîâ ãèáêèõ CIGS (ìåäü-èíäèé-ãàëëèé-äèñåëåíèä) ñîëíå÷íûõ áàòàðåé. – Ðåä.), Êàçàõñòàí, Óêðàèíà.
«Âî âðåìåíà ÑÑÑÐ íàøà ñòðàíà áûëà îäíèì èç ëèäåðîâ â îáëàñòè ôîòîýëåêòðè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ – êàê â òåîðèè, òàê è â ïðàêòèêå. Ñåé÷àñ ìû ñèëüíî îòñòàåì, – ñåòóåò Ãëàäûøåâ. – Òàêîå íàïðàâëåíèå ìîæíî ïîäíÿòü òîëüêî â ðàìêàõ åäèíîé íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé ïðîãðàììû, à îíà íà ñåãîäíÿøíèé äåíü îòñóòñòâóåò. Ñèëû ðàçáðîñàíû, êàê ãîðîõ ïî ïîëþ: íåò êîîðäèíèðóþùåãî öåíòðà, íåò óñòîé÷èâîãî ôèíàíñèðîâàíèÿ. Îñíîâíàÿ áîëåçíü Ðîññèè – ìû âñå æäåì, ÷òî ðûíîê âñå ðåøèò, â òî âðåìÿ êàê ñîçäàíèå ðûíêà âûñîêèõ òåõíîëîãèé – ïðåæäå âñåãî çàäà÷à ãîñóäàðñòâà è îáùåñòâà, è ýòî äîêàçûâàåò ìèðîâàÿ ïðàêòèêà».
«Ãèáêèå òîíêîïëåíî÷íûå ñèñòåìû ìîãóò âûïîëíÿòüñÿ êàê íà ïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëàõ, òàê è íà ìåòàëëè÷åñêîé ôîëüãå. Ëþáóþ êîíñòðóêöèþ ìîæíî îáòÿíóòü ïëåíêîé-ôîòîïðåîáðàçîâàòåëåì – è ïîëó÷àòü ýíåðãèþ. Òîíêàÿ, ýëàñòè÷íàÿ ïëåíêà ìîæåò îáëèöîâûâàòü ëþáûå ïîâåðõíîñòè. Ýòî îäèí èç òðåíäîâ ñîëíå÷íîé ýíåðãåòèêè», – îáðèñîâûâàåò ïåðñïåêòèâû Ïàâåë Ãëàäûøåâ.
×òîáû ïîâñåìåñòíîå èñïîëüçîâàíèå òàêèõ ïëåíîê áûëî ýôôåêòèâíûì, ó÷åíûå ðàáîòàþò íàä òåì, êàê çàùèòèòü ôîòîïðåîáðàçóþùèå ñèñòåìû îò âîçäåéñòâèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû è çàãðÿçíåíèé. Äëÿ ýòèõ öåëåé ñîòðóäíèêè ÍÈÈ ïðèêëàäíîé àêóñòèêè ñîçäàþò ñóïåðãèäðîôîáíûå (òî åñòü êðàéíå ïëîõî ñìà÷èâàþùèåñÿ âîäîé) ïîâåðõíîñòè.
Ñîëíå÷íûå áàòàðåè, ôóíêöèîíèðóþùèå â ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ, ÷àñòî çàãðÿçíÿþòñÿ, çàòåìíÿþòñÿ îò ñîëíå÷íîãî ñâåòà – è ýôôåêòèâíîñòü ôîòîïðåîáðàçîâàíèé ñíèæàåòñÿ. Ó÷åíûå èç Äóáíû òðóäÿòñÿ íàä ñîçäàíèåì òàêèõ ïîâåðõíîñòåé ñîëíå÷íûõ áàòàðåé, êîòîðûå îòòàëêèâàëè áû âîäó è ðàçëè÷íûå çàãðÿçíÿþùèå ÷àñòèöû: òîãäà íå áóäåò íåîáõîäèìîñòè ÷àñòî î÷èùàòü ñîëíå÷íûå áàòàðåè, îíè ýôôåêòèâíî ïðîðàáîòàþò äîëãîå âðåìÿ.
«Ìíîãèå ñîëíå÷íûå áàòàðåè çàùèùàþòñÿ ñâåðõó ñëîåì ñòåêëà, – êîììåíòèðóåò Ãëàäûøåâ. – Ïðèäàíèå ïîâåðõíîñòè àíòèçàãðÿçíÿþùèõ êà÷åñòâ îáåñïå÷èâàåòñÿ ïóòåì “ïðèâèâêè”, èëè, êàê ãîâîðÿò, õèìè÷åñêîé “ïðèøèâêè” ê ïîâåðõíîñòè ñòåêëà îïðåäåëåííûõ ñòðóêòóð. Ýòî íàïðàâëåíèå ó íàñ óñïåøíî ðàçâèâàåò ãðóïïà êàíäèäàòà õèìè÷åñêèõ íàóê Ðîìàíà Íîâè÷êîâà».
Ñïðàâêà:
Åùå îäíî ìíîãîîáåùàþùèå íàïðàâëåíèå ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ñîëíå÷íûõ áàòàðåé – ââåäåíèå â íèõ ñëîÿ ñ íàíî÷àñòèöàìè ìåòàëëîâ èëè ïîëóïðîâîäíèêîâûìè êâàíòîâûìè òî÷êàìè. Ýòîò ñëîé îáåñïå÷èâàåò ïëàçìîííûé ýôôåêò – âîçáóæäåíèå ýëåêòðîííîãî ãàçà ïîä äåéñòâèåì ñâåòà. Ñåé÷àñ äàííîå íàïðàâëåíèå ïðîðàáàòûâàåòñÿ â ÍÈÈ ïðèêëàäíîé àêóñòèêè òåîðåòè÷åñêè – ïîä ðóêîâîäñòâîì ïðîôåññîðà Ðàøèäà Íàçìèòäèíîâà è êàíäèäàòà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê Èâàíà Òàíà÷åâà
Îñîáåííî àêòóàëüíà òàêàÿ çàùèòà äëÿ ñîëíå÷íûõ áàòàðåé, êîòîðûå ðàçìåùàþòñÿ íà ñòåíàõ è êðûøàõ çäàíèé. Ïîâñåìåñòíî òàêîå îáîðóäîâàíèå åùå íå èñïîëüçóåòñÿ, îäíàêî íàáèðàåò âñå áîëüøóþ ïîïóëÿðíîñòü â ñòðàíàõ Åâðîïû è Àâñòðàëèè.
Êàê îòìå÷àåò Ïàâåë Ãëàäûøåâ, â êàæäîì ãîñóäàðñòâå ñâîÿ ñðåäà äëÿ ðàçâèòèÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãåòèêè. Òàê, Èñïàíèÿ íå ïðîèçâîäèò ñîëíå÷íûå ýëåìåíòû, íî ïî îáúåìó èõ ïîòðåáëåíèÿ íà äóøó íàñåëåíèÿ ëèäèðóåò â ìèðå.  ñòðàíå ïðîâîäèëàñü ñòèìóëèðóþùàÿ ïîëèòèêà, çàêëþ÷àþùàÿñÿ â äîòàöèÿõ è ëüãîòàõ äîìîõîçÿéñòâàì è ïðåäïðèÿòèÿì, êîòîðûå èñïîëüçóþò ñîëíå÷íûå ôîòîïðåîáðàçîâàòåëè. Ïîäîáíûå ãîñóäàðñòâåííûå ïðåôåðåíöèè ó÷ðåæäåíû è â Ãåðìàíèè (â ïîñëåäíèå ãîäû ïîäîáíûå ïðåôåðåíöèè êàê â Èñïàíèè, òàê è â Ãåðìàíèè ðåçêî ñîêðàùåíû â ñâÿçè ñ ýêîíîìè÷åñêèì êðèçèñîì. – Ðåä.).
«Âëèÿþò òàêæå ãåîãðàôè÷åñêèå óñëîâèÿ: íàïðèìåð, â þæíûõ ñòðàíàõ ñîëíå÷íîå èçëó÷åíèå áîëåå ìîùíîå, íåæåëè â ñåâåðíûõ.  Ðîññèè çíà÷èòåëåí ïîòåíöèàë ñîëíå÷íîé ýíåðãåòèêè íà þãî-çàïàäå ñòðàíû – íà Ñåâåðíîì Êàâêàçå, â ðàéîíàõ ×åðíîãî è Êàñïèéñêîãî ìîðåé, à òàêæå â Þæíîé Ñèáèðè è íà Äàëüíåì Âîñòîêå, – ãîâîðèò Ãëàäûøåâ. – Îäíàêî ãåðìàíñêèé îïûò ïîêàçàë, ÷òî â óìåðåííîì êëèìàòå ñîëíå÷íàÿ ýíåðãåòèêà òîæå ìîæåò óñïåøíî ðàçâèâàòüñÿ».
×òî èíòåðåñíî, ãåîãðàôèÿ ïîòðåáëåíèÿ ñîëíå÷íîé ýíåðãèè íå ñîîòâåòñòâóåò ãåîãðàôèè ïðîèçâîäñòâà ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòîâ è ìîäóëåé. Åñëè â èñïîëüçîâàíèè ñîëíå÷íûõ áàòàðåé ïåðâåíñòâóþò Èñïàíèÿ è Ãåðìàíèÿ, òî ëèäåðñòâî â èõ ïðîèçâîäñòâå ñìåùàåòñÿ â ñòîðîíó Àçèè – çäåñü òîí çàäàþò Êèòàé, Êîðåÿ, ßïîíèÿ. Âñòàíåò ëè ðÿäîì ñ íèìè Ðîññèÿ è çàéìåò ëè îíà äîñòîéíîå ìåñòî â ìèðíîé òåõíîëîãè÷åñêîé ãîíêå çà ÷èñòóþ ýíåðãèþ? Ïîêà îïòèìèçìà çäåñü íå òàê ìíîãî. Ïðèâåäåì ëèøü îäèí ïðèìåð. Êàê èçâåñòíî, â ïîðòôåëå ÎÀÎ «ÐÎÑÍÀÍλ åñòü íåñêîëüêî ïðîåêòîâ ïî ñîëíå÷íîé ýíåðãåòèêå: òîíêîïëåíî÷íûå ñîëíå÷íûå ýëåìåíòû (íà îñíîâå òåõíîëîãèé êîìïàíèè Oerlikon, Øâåéöàðèÿ), ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèé êðåìíèé äëÿ êëàññè÷åñêèõ ñîëíå÷íûõ áàòàðåé, à òàêæå íàíîãåòåðîñòðóêòóðíûå ôîòîïðåîáðàçîâàòåëè (íà îñíîâå òåõíîëîãèé ÔÒÈ èì. À.Ô. Èîôôå). Åñëè î ïîñëåäíåì ïðîåêòå ñóäèòü ðàíî, îí íà÷àëñÿ ïîëãîäà íàçàä, à ïðîèçâîäñòâî îáåùàþò çàïóñòèòü åùå ÷åðåç ïîëãîäà, òî âòîðîé ïðîåêò èç âûøåïåðå÷èñëåííûõ ñèëüíî îòñòàåò ïî ãðàôèêó (íà ñàéòå ÐÎÑÍÀÍÎ ñîîáùàåòñÿ, ÷òî ïóñê äîëæåí áûë ñîñòîÿòüñÿ åùå â 2010 ãîäó, íî ýòîãî òàê äî ñèõ ïîð è íå ñëó÷èëîñü). Ñ ïðîåêòîì ïî òîíêîïëåíî÷íûì ñîëíå÷íûì ýëåìåíòàì ÿñíîñòè òîæå íåò: çàïóñê ïðîèçâîäñòâà ïåðåíåñåí ñî II êâàðòàëà 2012 ãîäà íà IV êâàðòàë. Êðîìå âñåãî ïðî÷åãî, åùå äâà «ñîëíå÷íûõ» ïðîåêòà ÐÎÑÍÀÍÎ áûëè ñâåðíóòû, åùå è íå óñïåâ íà÷àòüñÿ. Ïðîèçâîäñòâî ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòîâ äëÿ êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòîâ ñîâìåñòíî ñ ÍÏÏ «Êâàíò» îòêàçàëñÿ ïîääåðæèâàòü íîâûé ñîáñòâåííèê «Êâàíòà», à ïðîåêò ïî ïðîèçâîäñòâó ñîëíå÷íûõ ìîäóëåé «íà îñíîâå ìîíîêðåìíèÿ ñ äâóñòîðîííåé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ» îñòàíîâèëñÿ èç-çà êîíôëèêòà ìåæäó åãî ó÷àñòíèêàìè. À â êîíöå 2011 ãîäà êîìïàíèÿ «Ñîëíå÷íûé âåòåð», òåõíîëîãèè êîòîðîé áûëè ïîëîæåíû â îñíîâó ïðîåêòà, ðåøåíèåì Àðáèòðàæíîãî ñóäà Êðàñíîäàðñêîãî êðàÿ ïðèçíàíà áàíêðîòîì.
Ãàëèíà ÊÀÇÀÐÈÍÀ
"Íàóêà è òåõíîëîãèè ÐÔ"
Íîâîñòè êîìïàíèé 27.03.2024
 ìèðå 25.03.2024
Òåìà äíÿ 25.03.2024
Íîâîñòè êîìïàíèé 20.03.2024
Áåëàðóñü 20.03.2024
×òîáû îñòàâèòü êîììåíòàðèé èëè âûñòàâèòü ðåéòèíã, íóæíî Âîéòè èëè Çàðåãèñòðèðîâàòüñÿ
×èòàéòå òàêæå