Створено перший повністю сонячний велосипед
Це сонячні модулі, в яких напівпровідник осідає тонким шаром (товщиною близько одного мікрона) на тонку підкладку зі скла або стали. Як напівпровідника можуть виступати різні матеріали, що володіють здатністю поглинати світло. Найбільш часто для цього використовується аморфний кремній або полікристалічні матеріали, такі як телурид кадмію (CdTe), CIS та CIGS. тонкоплівкові сонячні батареї на основі CdTe / CIS / CIGS ще не доведені до масового виробництва, проте цей напрямок є перспективним, оскільки такі батареї мають високу ефективність і в той же час дешеві у виготовленні.
Тонкоплівкові технології, які є на сьогоднішній день найбільш перспективними в сонячній енергетиці, дозволили істотно знизити витрати на виробництво. Розроблено кілька типів тонкоплівкових фотоелементів, як знаходяться на стадії досліджень і експериментів, так і успішно застосовуються в різних областях людської діяльності.
Найбільш відомі з них - це:
аморфний кремній (a-Si: H);
теллурид / сульфід кадмію (CTS);
мідно-індієвий або мідно-галієвий діселеніда (CIS or CIGS), тонкоплівковий кристалічний кремній (c-Si film);
нанокристалічні сенсибілізовані барвником електрохімічні фотоелементи (nc-dye).
Тонкоплівкові панелі не вимагають прямих сонячних променів, працюють при розсіяному випромінюванні, завдяки чому сумарна виробляється за рік потужність більше на 10-15%, ніж виробляють традиційні кристалічні сонячні панелі . Тонка плівка є набагато більш рентабельним способом виробництва енергії і може переграти монокристали в областях з туманним, похмурим кліматом або в тих галузях промисловості, яким властива запиленість повітря або високий вміст в ньому інших макрочасток.
Тонкоплівкові панелі в 95% випадків використовуються для «он-грід» систем, що генерують електроенергію безпосередньо в мережу. Для цих панелей необхідно використовувати високовольтні контролери та інвертори, які не стикуються з малопотужними побутовими системами.
Хоча собівартість тонкоплівкових панелей невисока, вони займають значно бόльшую площа (в 2,5 рази), ніж моно- і полі-кристалічні панелі. Через меншого ККД. Тонкоплівкові панелі ефективно використовувати в системах потужністю 10 кВт і більше. Для побудови невеликих автономних або резервних систем електропостачання використовуються монокристалічних і полікрісталіческіе панелі.
Тонкоплівкові кремнієві сонячні батареї виробляються вже досить давно. Вони застосовуються в годинах і калькуляторах. Аморфний кремній в них осідає на тонку підкладку. Потрібно відзначити, що ефективність тонкоплівкових сонячних батарей на основі аморфного кремнію істотно нижче, ніж у сонячних батарей на основі кристалічного кремнію, однак висока ефективність в даному випадку не є критично важливою характеристикою і для побутових пристроїв типу годин або калькуляторів тонкоплівкові батареї на основі аморфного кремнію є стандартом. Більш того, ефективність таких батарей під впливом світла з часом знижується на 13-15%.
Національна лабораторія поновлюваної енергії (NREL) міністерства енергетики США зробила спробу систематизувати основні концептуальні методи перетворення сонячного світла в електроенергію і оцінити останні успіхи в цій галузі. Нижче дається короткий огляд основних досягнень в сфері розвитку тонкоплівкових сонячних технологій. CdTe: 18,3%.
Фахівцям General Electric Research (GE) вдалося підвищити ККД тонкоплівкових сонячних елементів на основі телуриду кадмію (CdTe) до 18,3%. Це серйозний успіх, якщо врахувати, що колишній рекорд, встановлений американським виробником сонячних модулів First Solar в 2012 році, побитий на цілий процентний пункт. Втім, в GE вважають, що результат міг бути і вище: технологія, придбана GE у компанії PrimeStar, ще недостатньо освоєна.
За словами керівника команди розробників Еніла Даггана, три роки тому GE виробляла тонкоплівкові фотоелементи з ККД в 10%. Зараз компанія має намір довести цей показник приблизно до 20% (такий ККД мають сучасні сонячні елементи на базі полікристалічних кремнієвих елементів). Не розкриваючи суть технології, Даггана пояснив, що істотне підвищення ККД стало результатом матеріалознавчих, конструкційних і технологічних розробок. Він також повідомив, що GE розглядає питання про створення пілотної лінії по виробництву сонячних елементів на основі CdTe з ККД близько 15%. CIGS (на полімерному підставі): 20,4%.
Вчені з Empa, швейцарської Федеральної лабораторії технологій і матеріалознавства, стверджують, що створили сонячні елементи на основі поєднання діселеніда галію, індію та міді (CIGS) на тонкому полімерному підставі, що забезпечують 20,4% -ву ефективність перетворення сонячного світла в електроенергію. Офіційне підтвердження цього досягнення поки не отримано: перевіркою займається інша дослідна лабораторія, яка встановила рекорд по ККД для сонячних елементів CIGS-типу (18,7%) більше півтора року тому.
Розробники з Emps пояснили, що домоглися підвищення ККД, змінивши характеристики шару CIGS, що вирощується при низьких температурах. На їхню думку, гнучкі тонкоплівкові сонячні елементи на основі CIGS тепер зрівнялися за ефективністю з багатошаровими полікристалічними твердотільними кремнієвими фотоелементами, що дозволяє всерйоз задуматися про їх промисловому виробництві. CIS: 19,7% Японська компанія Solar Frontier створила тонкоплівкові фотоелементи, які використовують напівпровідниковий матеріал на основі міді, індію та селену (CIS), з рекордним ККД в 19,7% (колишнє досягнення для фотоелементів цього типу становило 18,6%).
Рекорд був підтверджений японським Національним інститутом перспективних промислових досліджень і технологій. Фотоелементи вирізалися з підкладки розміром 30 х 30 см, а поглинають плівки наносилися методом напилення і селенізаціі (термічної обробки в парах Sе), який, як сподіваються розробники, дозволить в майбутньому домогтися більш високого ККД сонячних батарей промислового виробництва, ніж при використанні методу соіспаренія ( за допомогою якого створені сонячні елементи, яким зараз належить рекорд по ККД - 20,3%).
На планеті з'явиться перше місто на сонячних батареях
В технології Solar Frontier не застосовується кадмій, що робить її більш екологічної в порівнянні іншими тонкоплівковими сонячними технологіями. ККД модулів, вироблених на заводі компанії в місті Кунітомі, перевищує 13%. У класифікації, складеної NREL, технологія CIS окремо не виділяється, а фахівці сперечаються з приводу того, чи слід її розглядати як самостійну фотовольтаніческую технологію. Тандемні органічні фотоелементи: 12,0%. Німецька компанія Heliatek повідомляє, що її фахівці створили органічний тонкоплівковий фотоелемент з ККД 10,7%, що є рекордом для елементів такого типу. У фотоячейке стандартного розміру 1,1 см² використовуються два запатентованих поглинача, здатних перетворювати світло з довжинами хвиль широкого діапазону.
Досягнення Heliatek підтверджує правильність рішення, прийнятого фахівцями компанії: вони вирішили відмовитися від подальшого розвитку полімерних фотоелементів, так як всі полімери мають звичай руйнуватися під дією сонячного світла, і зробили вибір на користь технології напилення олігомерних покриттів на поліефірную підкладку (схожа методика застосовується у виробництві OLED -дисплеєм для телефонів і телевізорів). Вона дозволяє наносити на підкладку велике число надтонких (до 5 нм) шарів поглинача і створювати тандемні або трикомпонентні фотоелементи, здатні абсорбувати світло більш широкого діапазону і мають більший життєвий цикл, ніж кремнієві фотоелементи.
Сурікати - «сонячні батареї тваринного світу»
Дев'ять місяців тому продукти Heliatek встановили рекорд по ККД для органічних фотоелементів - 10,7%, але компанія має намір до 2015 року довести цей показник до 15%. Підвищення ККД фотоелементів - основне завдання вчених, розвиваючих сонячні технології. Однак слід розуміти, що всі ці технології повинні, перш за все, бути придатними для масового виробництва (за вартістю і обсягом виробленої продукції, в даному випадку - електроенергії) і вирішувати практичні завдання як мінімум не гірше, ніж вже використовуються виробничі технології. Будучи перенесеними з лабораторних умов в промислові, кремнієві фотоелементи-рекордсмени втрачають близько 10% свого ККД, а тонкоплівкові - все 20%.
У тонкоплівкових фотоелементів є непогані шанси зрівнятися з кремнієвими за вартістю виробництва (в розрахунку на одиницю потужності), але їх більш низький ККД повинен компенсуватися або експлуатаційними характеристиками (наприклад, більш низькою швидкістю деградації), або скорочення так званого балансу системи витрат.
джерело: green-dom.info
Якщо вам сподобався цей матеріал, то пропонуємо вам підбірку найкращих матеріалів нашого сайту на думку наших читачів. Добірку - ТОП матеріалів про принципи екотуризму, туристичних маршрутах, огляд і аналіз пропозицій ви можете знайти там, де вам максимально зручно ВКонтакте або в Фейсбуці