17.11.2021, 15:07
Перовскитовые солнечные элементы — относительно новая технология в возобновляемой энергетике: первые разработки данных панелей появились в 2006–2008 годах. В состав перовскитовых панелей входит одноименный минерал Уральских гор, на основе структуры которого были созданы полупроводники, хорошо аккумулирующие солнечную энергию.
Перовскитовые солнечные элементы имеют преимущества перед наиболее распространенными сейчас кремниевыми пластинами для солнечных панелей.
В первую очередь, их производство в 5–7 раз дешевле, а также они более тонкие, но при этом не менее эффективные. Для сравнения — толщина кремниевого элемента 180 микрон, и он поглощает столько же света, сколько перовскитовый с толщиной в 1 микрон. Еще одно преимущество перовскитных фотоэлементов: получение их простым осаждением из раствора, по принципу того, как печатаются буквы на струйном принтере. Это гораздо проще производства кремниевых батарей, для которых необходим сверхчистый кремний, вакуумные камеры и сложный алгоритм его осаждения на подложку.
Несмотря на эффективность перовскитовых солнечных элементов, их повсеместное применение было ограничено двумя факторами: нестабильностью галогенидов свинца и высокой токсичностью данного метала. Разработка российских ученых позволяет устранить обе эти проблемы, а также увеличить объемы преобразования солнечных лучей в энергию благодаря использованию комплексного бромида сурьмы. Экологически чистый полупроводник продемонстрировал рекордный КПД с момента изобретения перовскитовых пластин.
В современной солнечной энергетике стоимость фотоэлемента не так принципиальна, как его КПД. За последние десять лет цена их снизилась в несколько раз. Поэтому в стоимости киловатта установленной мощности солнечной электростанции более 50% занимают поддерживающие конструкции, опоры, зарплата сотрудников и другие расходы на содержание инфраструктуры —, но не сами солнечные батареи. Если к кремниевым фотоэлементам добавить более дешевый слой перовскитов, владелец гелиоэлектростанции не понесет существенно свои затраты. В то же время рост КПД с 25% до 28% позволит нарастить объемы выручки на 10–12%.
Полупроводниковые материалы на основе комплексных галогенидов сурьмы и висмута, которые теперь смогут применяться в солнечных батареях, позволяют заменить токсичный бром в оборудовании для зеленой генерации на йод, что значительно оптимизирует кристаллическую структуру галогенида висмута. Например, позволяет настраивать цветовой спектр поглощения солнечного света для большей эффективности генерации.
Автор: Олег Шевцов, генеральный директор ООО «Трансэнерком»
