Ðîññèéñêèå ó÷¸íûå ñäåëàëè ñîëíå÷íûå áàòàðåè äåø¸âûìè è ýôôåêòèâíûìè

Ðîññèéñêèå ó÷¸íûå ñäåëàëè ñîëíå÷íûå áàòàðåè äåø¸âûìè è ýôôåêòèâíûìè

Ñîëíå÷íûå áàòàðåè ñòàíîâÿòñÿ âñ¸ áîëåå ïîïóëÿðíûìè â áûòó, à ôîòîýëåêòðè÷åñêîå ïðåîáðàçîâàíèå ñîëíå÷íîé ýíåðãèè ñåãîäíÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ îäíîé èç íàèáîëåå ïåðñïåêòèâíûõ îòðàñëåé âîçîáíîâëÿåìîé ýíåðãåòèêè. Ðàçðàáîòàííûå â ñåðåäèíå ïðîøëîãî âåêà àìåðèêàíñêèìè ó÷¸íûìè Ã. Ïèðñîíîì, Ê. Ôóëëåðîì è Ä. ×àïèíûì ñîëíå÷íûå áàòàðåè èçíà÷àëüíî íàøëè øèðîêîå ïðèìåíåíèå â êîñìè÷åñêèõ àïïàðàòàõ, à â íàñòîÿùåå âðåìÿ àêòèâíî èñïîëüçóþòñÿ â áûòîâûõ öåëÿõ. Íàïðèìåð, òîëüêî â Ãåðìàíèè â 2009–2010 ãîäû ñóììàðíàÿ ìîùíîñòü óñòàíîâëåííûõ áûòîâûõ ñîëíå÷íûõ áàòàðåé ñîñòàâèëà 11 ÃÂò.

Îäíàêî îíè âñ¸ åù¸ ìàëîäîñòóïíû ïî ïðè÷èíå âûñîêîé ñòîèìîñòè: áàçîâûé ýëåìåíò òàêîé áàòàðåè – äîðîãîé ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèé êðåìíèé, èç-çà ÷åãî öåíà êèëîâàòò-÷àñà òàêîé ýëåêòðîýíåðãèè âûøå, ÷åì ïîëó÷åííîé èç äðóãèõ èñòî÷íèêîâ. Ðåøåíèå ïðîáëåìû – â ïîâûøåíèè ÊÏÄ ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòîâ è â óìåíüøåíèè èõ ñåáåñòîèìîñòè. Òàêèå çàäà÷è ñòàâèò ïåðåä ñîáîé íàó÷íûé êîëëåêòèâ ëàáîðàòîðèè ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé èç Ôèçèêî-òåõíè÷åñêîãî èíñòèòóòà èì. À. Ô. Èîôôå (ÔÒÈ) ïîä ðóêîâîäñòâîì Âÿ÷åñëàâà Àíäðååâà. Ïðîåêòû «Ôîòîýëåêòðè÷åñêîå ïðåîáðàçîâàíèå ñîëíå÷íîé ýíåðãèè» è «Ðàçðàáîòêà è ñîçäàíèå àâòîíîìíûõ ñîëíå÷íûõ óñòàíîâîê ýíåðãîñíàáæåíèÿ ñ ðàñùåïëåíèåì ñîëíå÷íîãî ñïåêòðà, ñëåæåíèåì çà ñîëíöåì è àêêóìóëèðîâàíèåì ýíåðãèè» ýòèõ èññëåäîâàòåëåé ïîääåðæàíû â ðàìêàõ ÔÖÏ «Èññëåäîâàíèÿ è ðàçðàáîòêè», à òåìà «Ðàçðàáîòêà ãåòåðîñòðóêòóðíûõ ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòîâ è ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ óñòàíîâîê» – ÔÖÏ «Íàó÷íûå è íàó÷íî-ïåäàãîãè÷åñêèå êàäðû èííîâàöèîííîé Ðîññèè».

ÊÏÄ íàíîãåòåðîñòðóêòóðíûõ êàñêàäíûõ ôîòîïðåîáðàçîâàòåëåé, ðàçðàáîòàííûõ ñîòðóäíèêàìè èíñòèòóòà, ñîñòàâëÿåò 36 ïðîöåíòîâ, ÷òî â äâà-òðè ðàçà âûøå, ÷åì ó áàòàðåé, ñîçäàííûõ íà îñíîâå êðåìíèÿ. Óâåëè÷åíèå ÊÏÄ â òàêèõ ôîòîïðåîáðàçîâàòåëÿõ äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷¸ò ðàçäåëåíèÿ ñîëíå÷íîãî ñâåòà íà íåñêîëüêî èíòåðâàëîâ ïî ñïåêòðó è áîëåå ýôôåêòèâíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè ôîòîíîâ â êàæäîì èç íèõ. Òð¸õêàñêàäíûå ôîòîïðåîáðàçîâàòåëè ñîñòîÿò èç òð¸õ ôîòîàêòèâíûõ îáëàñòåé, ñîñòàâëåííûõ èç òð¸õ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí íà îñíîâå ñïëàâîâ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ – GaInP, Ga(In)As è Ge.  ýòèõ ïîëóïðîâîäíèêàõ â ýíåðãèþ ïðåîáðàçóþòñÿ, ñîîòâåòñòâåííî, êîðîòêîâîëíîâàÿ, ñðåäíåâîëíîâàÿ è èíôðàêðàñíàÿ ÷àñòè ñïåêòðà. Ïðè áîëüøåì êîëè÷åñòâå êàñêàäîâ âîçìîæíî óâåëè÷åíèå ÊÏÄ ñ 36 äî 45–50 ïðîöåíòîâ, îäíàêî ïðîèçâîäñòâî òàêèõ ìíîãîêàñêàäíûõ ýëåìåíòîâ íàìíîãî ñëîæíåå.

Ìîäóëè ñîëíå÷íûõ áàòàðåé, ðàçðàáîòàííûå ó÷¸íûìè èç ÔÒÈ, ñîñòîÿò èç îïèñàííûõ âûøå ôîòîïðåîáðàçîâàòåëåé, êîòîðûå ðàñïîëîæåíû íà òåïëîîòâîäÿùèõ ïîäëîæêàõ íà ôîêóñíîì ðàññòîÿíèè îò ìèíè-ëèíç, îáåñïå÷èâàþùèõ òûñÿ÷åêðàòíóþ êîíöåíòðàöèþ ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ. Òàêàÿ òåõíîëîãèÿ ïîçâîëÿåò ñíèçèòü íå òîëüêî ïëîùàäü àêòèâíîé ïîâåðõíîñòè ñîëíå÷íûõ áàòàðåé, íî è èõ ñòîèìîñòü.

 ðàçðàáîòàííûõ ó÷¸íûìè áàòàðåÿõ ìîäóëè ðàñïîëîæåíû ñòóïåí÷àòî, íà ýëåêòðîííî-ìåõàíè÷åñêîé ñèñòåìå ñëåæåíèÿ, îñíàù¸ííîé äàò÷èêîì ïîëîæåíèÿ ñîëíöà. Ýòî ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü èõ ïîñòîÿííóþ îðèåíòàöèþ íà ñîëíöå è ëó÷øèé ñáîð ñîëíå÷íûõ ëó÷åé â ñðàâíåíèè ñ íåïîäâèæíûìè áàòàðåÿìè, ñíèçèòü âåòðîâûå íàãðóçêè. Íà ñîáñòâåííîå ýíåðãîîáåñïå÷åíèå óñòàíîâêà ðàñõîäóåò âñåãî 0,1 ïðîöåíòà îò ãåíåðèðóåìîé ýíåðãèè.

Äëÿ ñðàâíåíèÿ: ïî ðàñ÷¸òàì ó÷¸íûõ, êèëîãðàìì ïîëóïðîâîäíèêîâ, èñïîëüçóåìûõ ïðè ñîçäàíèè ñîëíå÷íîé áàòàðåè, çà 25 ëåò âûðàáîòàåò ñòîëüêî æå ýíåðãèè, ñêîëüêî ìîæíî ïîëó÷èòü ïðè èñïîëüçîâàíèè ïÿòè òûñÿ÷ òîíí íåôòè. Ýòî ïîçâîëèò ñíèçèòü ñòîèìîñòü îäíîãî âàòòà ìîùíîñòè ýòèõ ýíåðãîóñòàíîâîê äî äâóõ äîëëàðîâ, ÷òî â 1,5 ðàçà íèæå ñóùåñòâóþùèõ ìèðîâûõ öåí.

Ïðîåêò ïî îðãàíèçàöèè ïðîèçâîäñòâà òàêèõ ýíåðãîóñòàíîâîê áûë ïðåäñòàâëåí â ÃÊ «Ðîñíàíîòåõ», ïðîø¸ë âñå ýêñïåðòèçû è áûë îäîáðåí íàáëþäàòåëüíûì ñîâåòîì. Ïðè ïîääåðæêå «Ðîñíàíî» â Ñòàâðîïîëå áóäåò íàëàæåíî ïðîèçâîäñòâî ñîëíå÷íûõ óñòàíîâîê, èçîáðåò¸ííûõ â ÔÒÈ.

Àíäðååâ Âÿ÷åñëàâ Ìèõàéëîâè÷, çàâåäóþùèé ëàáîðàòîðèåé ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé, ëàóðåàò ïðåìèè èì. À. Ñ. Ïîïîâà ïðàâèòåëüñòâà ÑÏá è ÑÏá ÍÖ ÐÀÍ çà 2007 ãîä, äîêòîð òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð. Èçâåñòíûé ñïåöèàëèñò â îáëàñòè ñîëíå÷íîé ôîòîýíåðãåòèêè, àâòîð áîëåå 160 íàó÷íûõ ñòàòåé è äâóõ ìîíîãðàôèé. Ëàóðåàò Ëåíèíñêîé è Ãîñóäàðñòâåííîé ïðåìèé. Ïðîôåññîð êàôåäðû îïòîýëåêòðîíèêè Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî ýëåêòðîòåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà.  íàñòîÿùåå âðåìÿ çàíèìàåòñÿ ðàçðàáîòêàìè âûñîêîýôôåêòèâíûõ êàñêàäíûõ ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòîâ íà îñíîâå ãåòåðîñòðóêòóð è ôîòîïðåîáðàçîâàòåëåé êîíöåíòðèðîâàííîãî ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ

 

Èñòî÷íèê: «Íàóêà è òåõíîëîãèè â ÐÔ»

  • Äàòà ïóáëèêàöèè: 26.07.2011
  • 2150
ÎÎÎ «ÄÅËÎÂÛÅ ÑÈÑÒÅÌÛ ÑÂßÇÈ»
Îòðàñëåâîé èíôîðìàöèîííî-àíàëèòè÷åñêèé ïîðòàë, ïîñâÿù¸ííûé ýíåðãåòèêå Áåëàðóñè. Àêòóàëüíûå íîâîñòè è ñîáûòèÿ. Ïîäðîáíàÿ èíôîðìàöèÿ î êîìïàíèÿõ, òîâàðû è óñëóãè.
220013
Ðåñïóáëèêà Áåëàðóñü
Ìèíñê
óë. óë. Á. Õìåëüíèöêîãî, 7, îôèñ 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
ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

191611654
5
5
1
150
150