Скоро можно будет производить электростанции в домашних условиях
Солнечные электроэлементы появились более 50 лет назад, но область их применения постоянно растет. Мировыми лидерами по использованию этого вида энергии являются Германия, США и Япония. От Солнца на Землю поступает энергии в 10 тыс. раз больше, чем требуется человечеству. Но пока технология производства солнечных батарей дорогая. Как сделать ее доступней, знают российские ученые.
В настоящее время кремниевые транзисторы, чипы и процессоры для солнечных батарей производят на огромных фабриках. В специально оборудованные стерильные цехи ни в коем случае не должна попасть пыль, сотрудники могут находиться там только в особой спецодежде.
Сотрудник Международного учебно-научного лазерного центра МГУ им. М. В. Ломоносова Сергей Запуниди возглавляет группу исследователей, изучающих вопрос альтернативного способа получения энергии Солнца. Ученые предлагают перейти от неорганических полупроводников к органическим. Таковыми будут служить тонкие гибкие пластины (из специального пластика, например), покрытые специальной краской. Причем наносить ее можно в буквальном смысле в домашних условиях - вещество достаточно залить в обыкновенный струйный принтер вместо чернил. Пластина с несколькими нанесенными на нее слоями чудо-субстанции, как показали испытания, отлично работает в качестве солнечной батареи.
В качестве основы для «умной краски» лучше подходит бензол. Каждому, кто не забыл окончательно школьный курс органической химии, знакомо это вещество с характерным «кольцевым» строением молекулы. Так вот, ученые выяснили: если соединить несколько бензольных колец, то получившаяся цепочка обладает функцией проводимости. Среди других составляющих пигмента - растворитель, близкий по свойствам к ацетону, и электропроводящий раствор наночастиц серебра.
Полученная в результате солнечная батарея - тонкая, гибкая и недорогая. Чтобы проверить ее в работе, необходимо просто присоединить к ней клеммы. Электричество можно генерировать, просто направляя на пластиковый лист поток солнечного света. Причем такое устройство может работать и как источник света. То есть, если на пластину нанести светодиодную пленку, а затем подать на нее электрический ток, получится светильник.
Несколько лет назад, на заре проекта, максимальный КПД конструкции составлял 5% - столько солнечной энергии, попавшей на батарею, преобразовалось в электроэнергию. По большому счету это немало: КПД современных кремниевых батарей находится на уровне 12 - 18%. А рекордом является 41% - и то только в космических технологиях.
В результате двухлетних исследований и экспериментов с различными веществами и материалами сотрудники центра получили батарею, через которую проходит ток меньшей силы, но более высокого напряжения. Ученые объясняют это особенностями межмолекулярного взаимодействия, которое было не предугадать заранее. А из-за прямой зависимости между мощностью и силой тока эффективность батареи не возросла. Более того, ее КПД даже несколько снизился. Зато исследователи за это время доказали состоятельность своей идеи и знают теперь, в каком направлении двигаться дальше. К слову, средства на первый этап разработок они получили в качестве гранта проекта «Глобальная энергия».
Стоит отметить, что одновременно с российскими специалистами идею разрабатывали их иностранные коллеги. У них получилась более эффективная, хотя и более дорогая батарея. Впрочем, о каких-либо реальных ценах разработчики говорить пока отказываются - рыночную цену никто не рассчитывал. Не готовы ученые говорить и о том, насколько именно наша разработка будет дешевле зарубежных аналогов и традиционных неорганических солнечных батарей. Впрочем, Сергей Запуниди считает, что если развивать технологию органических полупроводников, в будущем цена подобных батарей может оказаться совсем не высокой: «Сегодня никого не смущает, что в некоторых магазинах пластиковые пакеты выдают покупателям бесплатно. Такой же бесплатной в будущем может стать и органическая солнечная батарея».
КСТАТИ
По информации экспертов НПП «Квант», стоимость энергии, выработанной солнечной электростанцией, составляет сегодня 0,15 - 0,29 евро за один киловатт-час энергии. Через восемь лет она, по оценкам специалистов, подешевеет до 0,07 - 0,17 евро за киловатт-час, а к 2030 году - до 0,04 евро за киловатт-час.
К 2020 году в мире будет работать 350 - 600 гигаватт солнечных мощностей, а к 2030 году - от 1080 до 1800 гигаватт. Доля солнечного электричества в общемировой выработке электроэнергии составит 4 - 7%, а в странах Европы - 12%.
Согласно российской программе повышения эффективности электроэнергетики на период до 2020 года, доля электроэнергии, получаемой с использованием возобновляемых источников (в том числе солнечных батарей), должна составить к этому времени 4,5% от ее общей выработки.
Источник: spbvedomosti.ru
