√де тонко, там и пленка

√де тонко, там и пленка

¬о врем€ нашей беседы профессор ћеждународного университета природы, общества и человека "ƒубна", сотрудник ÷ентра высоких технологий ‘√”ѕ «Ќ»» прикладной акустики» ѕавел √ладышев взамен повсеместно используемого словосочетани€ «солнечна€ батаре€» намеренно употребл€ет пон€тие «фотоэлектрический преобразователь». “о и дело сыплет неизвестными обывателю и потому навод€щими ужас научными терминами: «лазерное скрайбирование», «селенизаци€», «высокоомные слои»…

”слышав словосочетание «тонкопленочна€ фотовольтаика», цепл€юсь, как утопающий за соломинку, за вполне пон€тную первую его часть – и прошу разъ€снить, что это означает все вместе.

«ќснова фотоэлектрического преобразовани€ – это наличие полупроводникового перехода. ≈сть полупроводники n- и p-типа – электрон-провод€щие и дырочно-провод€щие. Ќа границе раздела этих материалов при их освещении происходит разделение электрон-дырочных пар – и в системе возникает электрический потенциал. Ёто очень упрощенное представление о фотопреобразовател€х, – заключает √ладышев. – „тобы достичь эффективности, требуетс€ дес€ток дополнительных тонких слоев – толщиной пор€дка микронов и нанометров».

—олнечна€ энергетика движетс€ в сторону тонкопленочных систем. ¬ отличие от традиционных, кристаллических, они более экономически эффективны.

 раеугольный элемент

«¬се можно объ€снить очень просто, – завер€ет ѕавел ѕавлович. –  лассические кристаллические солнечные преобразователи нуждаютс€ в дорогом полупроводнике – кристаллическом кремнии, причем дл€ максимального поглощени€ солнечного света и, соответственно, эффективного преобразовани€ солнечной энергии требуетс€ достаточно толстый слой (большое количество) полупроводника. —егодн€ от кристаллического кремни€ производители переход€т к тонкопленочным элементам на основе аморфного кремни€, теллурида кадми€ и медь-индий-галлий-диселенида».

Ёлектроэнерги€, котора€ получаетс€ благодар€ тонким пленкам, в 3 раза дешевле той, что дают кристаллические кремниевые батареи. —тоимость солнечных батарей и производимой ими электроэнергии постепенно снижаетс€, а новые солнечные элементы посто€нно отвоевывают растущий рынок сбыта – прежде всего, в ≈вропе, —Ўј, японии. »нвесторы идут на краткосрочные вложени€ в кремний и долгосрочные – в тонкие пленки.

Ќаучно-исследовательска€ группа ѕавла √ладышева, создава€ тонкопленочные системы, использует халькогенидные материалы (содержащие серу, селен, теллур).

«ќни обладают очень высокой поглощающей способностью. ѕоэтому дл€ поглощени€ солнечной энергии требуетс€ весьма тонкий слой. —оответственно, падает расход дорогих полупроводников. “онкопленочные халькогенидные солнечные элементы представл€ют самое экономически выгодное направление фотоэлектрического преобразовани€ солнечной энергии и постепенно завоевывают мировой рынок, – утверждает √ладышев.

«–ади справедливости следует отметить, что экономический кризис и демпинг китайских производителей могут обрушить рынок. ¬ этих услови€х очень трудно говорить о преимуществах тех или иных типов солнечных батарей. Ќо кризис не вечен, объективна€ экономика возобладает, и тонкопленочные халькогенидные солнечные батареи займут свою нишу», – добавл€ет он.

 оманда ученых из ƒубны, работающа€ в Ќ»» прикладной акустики, едва ли не единственна€ в –оссии сосредоточилась на развитии халькогенидных солнечных элементов. —реди зарубежных партнеров – Ѕелорусси€ (белорусска€ компани€ »«ќ¬ј , один из наиболее успешных в —Ќ√ разработчиков гибких CIGS (медь-индий-галлий-диселенид) солнечных батарей. – –ед.),  азахстан, ”краина.

«¬о времена ———– наша страна была одним из лидеров в области фотоэлектрического преобразовани€ – как в теории, так и в практике. —ейчас мы сильно отстаем, – сетует √ладышев. – “акое направление можно подн€ть только в рамках единой научно-технической программы, а она на сегодн€шний день отсутствует. —илы разбросаны, как горох по полю: нет координирующего центра, нет устойчивого финансировани€. ќсновна€ болезнь –оссии – мы все ждем, что рынок все решит, в то врем€ как создание рынка высоких технологий – прежде всего задача государства и общества, и это доказывает мирова€ практика».

¬з€ть под защиту

«√ибкие тонкопленочные системы могут выполн€тьс€ как на полимерных материалах, так и на металлической фольге. Ћюбую конструкцию можно обт€нуть пленкой-фотопреобразователем – и получать энергию. “онка€, эластична€ пленка может облицовывать любые поверхности. Ёто один из трендов солнечной энергетики», – обрисовывает перспективы ѕавел √ладышев.

„тобы повсеместное использование таких пленок было эффективным, ученые работают над тем, как защитить фотопреобразующие системы от воздействи€ окружающей среды и загр€знений. ƒл€ этих целей сотрудники Ќ»» прикладной акустики создают супергидрофобные (то есть крайне плохо смачивающиес€ водой) поверхности.

—олнечные батареи, функционирующие в реальных услови€х, часто загр€зн€ютс€, затемн€ютс€ от солнечного света – и эффективность фотопреобразований снижаетс€. ”ченые из ƒубны труд€тс€ над созданием таких поверхностей солнечных батарей, которые отталкивали бы воду и различные загр€зн€ющие частицы: тогда не будет необходимости часто очищать солнечные батареи, они эффективно проработают долгое врем€.

«ћногие солнечные батареи защищаютс€ сверху слоем стекла, – комментирует √ладышев. – ѕридание поверхности антизагр€зн€ющих качеств обеспечиваетс€ путем “прививки”, или, как говор€т, химической “пришивки” к поверхности стекла определенных структур. Ёто направление у нас успешно развивает группа кандидата химических наук –омана Ќовичкова».

—правка:
≈ще одно многообещающие направление повышени€ эффективности солнечных батарей – введение в них сло€ с наночастицами металлов или полупроводниковыми квантовыми точками. Ётот слой обеспечивает плазмонный эффект – возбуждение электронного газа под действием света. —ейчас данное направление прорабатываетс€ в Ќ»» прикладной акустики теоретически – под руководством профессора –ашида Ќазмитдинова и кандидата физико-математических наук »вана “аначева

ќсобенно актуальна така€ защита дл€ солнечных батарей, которые размещаютс€ на стенах и крышах зданий. ѕовсеместно такое оборудование еще не используетс€, однако набирает все большую попул€рность в странах ≈вропы и јвстралии.

 ак отмечает ѕавел √ладышев, в каждом государстве сво€ среда дл€ развити€ солнечной энергетики. “ак, »спани€ не производит солнечные элементы, но по объему их потреблени€ на душу населени€ лидирует в мире. ¬ стране проводилась стимулирующа€ политика, заключающа€с€ в дотаци€х и льготах домохоз€йствам и предпри€ти€м, которые используют солнечные фотопреобразователи. ѕодобные государственные преференции учреждены и в √ермании (в последние годы подобные преференции как в »спании, так и в √ермании резко сокращены в св€зи с экономическим кризисом. – –ед.).

«¬ли€ют также географические услови€: например, в южных странах солнечное излучение более мощное, нежели в северных. ¬ –оссии значителен потенциал солнечной энергетики на юго-западе страны – на —еверном  авказе, в районах „ерного и  аспийского морей, а также в ёжной —ибири и на ƒальнем ¬остоке, – говорит √ладышев. – ќднако германский опыт показал, что в умеренном климате солнечна€ энергетика тоже может успешно развиватьс€».

„то интересно, географи€ потреблени€ солнечной энергии не соответствует географии производства солнечных элементов и модулей. ≈сли в использовании солнечных батарей первенствуют »спани€ и √ермани€, то лидерство в их производстве смещаетс€ в сторону јзии – здесь тон задают  итай,  оре€, япони€. ¬станет ли р€дом с ними –осси€ и займет ли она достойное место в мирной технологической гонке за чистую энергию? ѕока оптимизма здесь не так много. ѕриведем лишь один пример.  ак известно, в портфеле ќјќ «–ќ—ЌјЌќ» есть несколько проектов по солнечной энергетике: тонкопленочные солнечные элементы (на основе технологий компании Oerlikon, Ўвейцари€), поликристаллический кремний дл€ классических солнечных батарей, а также наногетероструктурные фотопреобразователи (на основе технологий ‘“» им. ј.‘. »оффе). ≈сли о последнем проекте судить рано, он началс€ полгода назад, а производство обещают запустить еще через полгода, то второй проект из вышеперечисленных сильно отстает по графику (на сайте –ќ—ЌјЌќ сообщаетс€, что пуск должен был состо€тьс€ еще в 2010 году, но этого так до сих пор и не случилось). — проектом по тонкопленочным солнечным элементам €сности тоже нет: запуск производства перенесен со II квартала 2012 года на IV квартал.  роме всего прочего, еще два «солнечных» проекта –ќ—ЌјЌќ были свернуты, еще и не успев начатьс€. ѕроизводство солнечных элементов дл€ космических аппаратов совместно с Ќѕѕ « вант» отказалс€ поддерживать новый собственник « ванта», а проект по производству солнечных модулей «на основе монокремни€ с двусторонней чувствительностью» остановилс€ из-за конфликта между его участниками. ј в конце 2011 года компани€ «—олнечный ветер», технологии которой были положены в основу проекта, решением јрбитражного суда  раснодарского кра€ признана банкротом.

√алина  ј«ј–»Ќј

"Ќаука и технологии –‘"

  • ƒата публикации: 24.07.2012
  • 1477
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150