Новые солнечные батареи могут стать выгоднее газовых электростанций

Когда эксперты рассуждают о будущем солнечных батарей, они, как правило, рассказывают о новых экзотических материалах и физических явлениях. Но в краткосрочной перспективе к невиданному результату может привести более простой метод послойной укладки в одном модуле нескольких различных и хорошо известных полупроводниковых материалов, каждый из которых настроен на собственную длину световых волн.

Такая технология не требует радикальных научных решений и может быть внедрена в достаточно короткий период, но обеспечивает столь же эффективный сбор солнечной энергии, как и самые передовые конструкции, работа над которыми в самом начале пути.

Стартап Semprius из Северной Каролины утверждает, что эффективность метода, разработанного ими, может достичь 50%, в то время как современные коммерческие солнечные батареи собирают не более четверти энергии падающего на них солнечного света.

Semprius придумал три нововведения: дешевый и быстрый метод послойной укладки ячеек, способ их электрического соединения и новый вид клея, надёжно скрепляющего между собой элементы многослойной конструкции.

В модуле Semprius используются крошечные солнечные элементы, каждый размером менее миллиметра. Компания утверждает, что такой подход снижает затраты на охлаждение и повышает общую эффективность.

Обычно стек полупроводников наращивают последовательными слоями. Сложность в том, что таким образом не могут быть объединены любые полупроводники, чему мешают особенности их кристаллической структуры.

Semprius наращивает кристаллы полупроводников обычным образом, но при этом подбирает подходящие комбинации, в результате чего новые элементы захватывают значительно больше солнечного света.

Компания продемонстрировала ячейки, созданные из трёх полупроводниковых материалов, уложенных поверх четвёртого, с которым ранее совместить другие полупроводники не удавалось. Исследователи Semprius в 2014 году создали два варианта модулей из различных материалов с эффективностью 43,9 и 44,1%.

Кроме того, что новая технология дешева и проста, она позволяет повторно использовать дорогие кристаллические пластины для создания на их базе многопереходных солнечных батарей.

В планах компании на ближайшие 3-5 лет, как сообщил вице-президент Semprius Скотт Барроуз (Scott Burroughs), объединение в одном устройстве в общей сложности 5-6 полупроводников, чтобы достичь эффективности преобразований более 50%.

Загвоздка, как обычно, в цене. Новые ячейки будут стоить дороже традиционных, по меньшей мере до тех пор, пока технология не станет массовой.

По мнению главного научного сотрудника Национальной лаборатории возобновляемой энергии (National Renewable Energy Laboratory) Сары Курц (Sarah Kurtz) по мере внедрения новая технология станет выгодной. При годовом производстве энергии 80-100 МВт, ячейки с эффективностью 50% позволят получать электроэнергию с себестоимостью всего 5 центов за киловатт-час.

По оценкам Управления энергетической информации США (US Energy Information Administration) себестоимость энергии новых электростанций на природном газе составляет 6,4 цента за киловатт-час.