Солнечные панели российского производства

Солнечная энергетика только начинает осваивать российский потребительский рынок. В связи с высокой стоимостью солнечных панелей производство их на территории России пока еще не сильно развито. Маленькие объемы выпуска солнечных батарей делают их более дорогими по сравнению с импортными аналогами, но этот недостаток компенсируется большим количеством новых разработок российских ученых в этой области. Особо интересной является последняя разработка томских ученых, которые представили на суд публики гибкие солнечные батареи на основе ячеек Гретцеля.

Выгоды производства гибких солнечных батарей

Учеными Томского Государственного университета вместе с их коллегами из Российской Академии Наук была разработана технология производства нового вида солнечных батарей. Инновационным прорывом в этой разработке является применение так называемых ячеек Гретцеля, которые относятся к третьему поколению фотоэлектрических технологий. Одним из плюсов этой разработки является то, что в производстве ячеек Гретцеля задействованы дешевые материалы и отсутствует сложное дорогостоящее оборудование.

Томские ученые разработали технологию с применением оксидных материалов, а так же их композиций. Эти композиции в виде растворов наносятся на гибкий носитель, в качестве которого может быть использована ткань, стекло, металлические сплавы или полимерные материалы. После обработки высокими температурами поверхность носителя покрывается тонкой пленкой, которая преобразует солнечный свет в электрический поток.

Сложности технологического процесса

В технологическом процессе существует ряд сложностей. Среди них разработка низкотемпературного способа производства наночастиц, их оксидов и разнообразных композиций. Это необходимо для того, чтобы они надежно прикрепились к структуре носителя и не вымывались с него при воздействии воды и внешний погодных условий, а также не портились при длительном использовании. На данный момент повышение срока службы гибких панелей является приоритетом в дальнейших разработках томских ученых.

Сферы использования гибких панелей

Отличительной особенностью новых батарей является их небольшой вес и дешевая технология производства по сравнению с их кремниевыми аналогами. Одним из преимуществ новых батарей является их способность в пасмурную погоду генерировать электричество. Новая технология найдет свою применение во многих сферах человеческой деятельности, в том числе и в быту. На ееоснове можно создать ткань, которая будетпроизводить тепло из солнечного света. Одежда из такого материала будет пользоваться большим спросом среди жителей северных регионов РФ. Куртки из подобной ткани обеспечат обогрев человека даже при самых низких температурах при условии постоянного солнечного освещения.

Что такое ячейка Гретцеля?

Ячейка Гретцеля состоит из пластины, сделанной из электропроводящего материала, на которую наносится тонкий слой полупроводникового материалы (в случае с солнечными панелями это диоксид титана). Сверху на него кладется слой красителя на основе органического соединения. Под воздействием солнечного света краситель выделяет электроны. К пластине подключены приемники тока. Электроны могут двигаться только в одном направлении к приемнику тока. При достижении электродами порогового значения возникает электрический ток, движущийся от одного слоя ячейки к другому. При объединении нескольких ячеек можно получить полноценную солнечную батарею.

Первая экспериментальная батарея на основе таких ячеек была создана в 1994 году Михаилом Гретцелем. До нашего времени использование таких батарей в коммерческих целях было невыгодно из-за низкого коэффициента полезного действия, который составляет порядка 10%. Для сравнения, кремниевые батареи дают КПД на уровне 40-50%. Срок службы органического красителя около 2 лет, в то время как кремниевые батареи служат до 30 лет. Томские ученые решили проблему низкой производительности при помощи особой формулыорганического красителя на основе природных солнечных батарей (хлорофилла и порфинов). Производство такого красителя не является дорогостоящим.

Перспективы гибких солнечных батарей

Перед запуском в массовое производство гибких солнечных батарей ученым предстоит решить еще множество задач. Одной из них является снижение содержания в ячейках Гретцеля токсичного материала кобальта. Он содержится в электролите ячеек, и со временем разъедает их оболочку, прорываясь наружу. Уже есть разработки специальной нанопленки, имеющей в составе цезий, йод и олово. Используя ее, можно свести к минимуму содержание токсичных веществ в электролите, повысив безопасность панелей и обеспечив им место на рынке солнечной энергетики.