вторник, 13 марта 2012 г.

Солнечные батареи подешевеют вдвое

Солнечные батареи подешевеют вдвоеКлючевой разработкой компании Twin Creeks Technologies является ионный ускоритель, применение которого позволяет изготавливать солнечные батареи с кремниевым слоем, вдесятеро тоньше существующих. Таким образом, один из наиболее дорогих компонентов кремниевых фотоэлементов используется в значительно меньшей степени, и в итоге стоимость конечного продукта падает до 400 долларов за киловатт установленной мощности.

Twin Creeks Technologies — это небольшой американский стартап, до недавнего времени действовавший в обстановке максимальной скрытности. Из тени он вышел только для того, чтобы продемонстрировать свой уникальный метод изготовления солнечных батарей. Причём технология эта вполне промышленного масштаба: с её помощью уже создано столько фотоэлементов, которых хватит, чтобы оснастить действующую 25-мегаваттную гелиоэлектростанцию в Сенатобии (Миссисипи, США).

Сива Сиварам, глава Twin Creeks, отмечает, что традиционный способ изготовления кремниевых фотоэлементов не в полной мере использует потенциальные возможности этого материала. Сейчас нарезаются стандартные блоки толщиной в 200 мкм, хотя теоретический нижний порог толщины кремниевых подложек — всего 20–30 мкм. При этом КПД при столь небольшой толщине может быть даже выше, чем при стандартной. Производители мирятся с избыточной толщиной лишь потому, что никто не умеет изготавливать кремниевые пластины в 20 мкм толщиной, которые не были бы слишком хрупкими и сумели выдержать механические воздействия на обычной конвейерной линии.

Чтобы обойти эту проблему, используется ускоритель заряженных частиц. Подобные подходы уже предлагались, но до практического осуществления дело так и не дошло, потому что ускоритель одновременно должен был обеспечить поток ионов с весьма высокими характеристиками. Однако в бюджетных ускорителях с этим ничего не получалось, а передовые конструкции стоили столько, что их применение было невыгодным. Прогресс последних лет помог решить проблему: по заявлениям разработчиков, их ускорители на порядок эффективнее применявшихся в этой области ранее.

Чтобы получить с их помощью особо тонкие фотоэлементы, делается следующее: в вакуумной камере пучок протонов высокой энергии бомбардирует 3-миллиметровые диски из кристаллического кремния. Вольтаж этих катионов водорода одинаков и рассчитан так, что они проникают на одну и ту же глубину (20 мкм). Как только нужное количество ионов накапливается на заданной глубине, роботизированный манипулятор быстро удаляет кремниевую пластину, помещая её в печь. В ней ионы формируют на глубине своего залегания микроскопические пузырьки водорода, который с повышением температуры расширяется, создавая крохотную сеть трещин на удалении в 20 мкм от поверхности пластины. Получающийся особо тонкий слой «отваливается» от тела 3-миллиметровой заготовки, а с его тыльной стороны подкладывается тонкая и гибкая металлическая подложка, что позволяет полученному фотоэлементу выдержать дальнейшие технологические перипетии и условия реальной гелиоэлектростанции с её суточными перепадами температур и прочим.

Напомним, что сходным образом работает компания Astrowatt, но она не использует металлическую плёнку как основу, поэтому получающиеся фотоэлементы имеют серьёзную изогнутость, затрудняющую их применение.

Естественно, затем пластинка отправляется в вакуумную камеру, а значит — потребление кристаллического кремния уменьшается на 90% по сравнению с обычными производственными моделями. Напомним, кристаллический кремний, расходуемый в производственном процессе, обычно составляет от 40 до 50% стоимости готовой солнечной батареи. Поэтому, несмотря на кремниевую основу новых солнечных батарей Twin Creeks, они стоят вдвое дешевле самых доступных пластиковых плёночных фотоэлементов, то есть не 800 долларов за киловатт установленной мощности, а лишь 400.

И хотя все эти низменные денежные расчёты выглядят не слишком революционно, если реальная себестоимость в массовом производстве удержится на таком уровне, можно будет говорить о настоящей революции. Для справки: $400 за кВт установленной мощности соответствуют показателям лучших больших ГЭС, до того непревзойдённых по дешевизне вырабатываемой энергии. Разумеется, установленная мощность солнечной батареи рассчитывается для идеальных условий (полдень ясного дня в солнечной местности). Чтобы грубо оценить реальную выработку, эту цифру, перед тем как экстраполировать на годичный период, делят на два, а затем ещё на два (ибо солнце, увы, светит лишь часть суток). Однако и при этом годовая отдача в солнечных районах обещает достичь 2 000 кВт∙ч на один кВт установленной мощности. При себестоимости электроэнергии на американской газовой ТЭС в 6 центов солнечная батарея окупит себя всего за четыре года, вырабатывая энергию, по стоимости равную газовому конкуренту.

Подготовлено по материалам Twin Creek и Technology Review.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Открытие высокой стабильности урановой молекулы поможет в переработке ядерных отходов
Занимаясь поиском средств, способных усовершенствовать современные методы переработки ядерных отходов, учёные синтезировали неизвестную прежде урановую молекулу. Структура в форме бабочки (мостиковое строение), полученная в лабораторных условиях, подобна молекулам, теоретически предсказанным в качестве основных компонентов радиоактивных отходов. Впрочем, считалось, что они слишком нестабильны, а п...
  (читать дальше)

Intel, возможно, запустит сервис интернет-телевидения
Корпорация Intel рассматривает возможность запуска онлайнового сервиса ТВ-вещания, сообщает газета Wall Street Journal. Сообщается, что уже несколько месяцев корпорация «Интел», озабоченная созданием «виртуального кабельного оператора», который предоставит зрителям в США доступ к ТВ-каналам через Интернет, ведёт переговоры с медиакомпаниями. Работать служба будет по подписной схеме, похожей на т...
  (читать дальше)

Солнечные батареи на CERN-технологиях обслужат авиапассажиров
Испанская SRB Energy поставила первые панели для аэропорта Женевы. И это только начало проекта по развертыванию самой обширной системы энергообеспечения на солнечных батареях в Швейцарии. Триста высокотемпературных солнечно-термальных панелей займут 1 200 м² на крыше главного здания аэропорта. Но эта заметка о другом: методика производства панелей, которые будут обогревать пассажиров зимой и обд...
  (читать дальше)

Toshiba начинает продажи 55-дюймовых 3D-телевизоров формата Quad Full HD
Корпорация Toshiba выпускает на европейском рынке телевизор ZL2 высокого разрешения. 55-дюймовая панель имеет формат Quad Full HD: она обеспечивает максимальное разрешение в 3840×2160 пикселов. Для сравнения: разрешение обычных дисплеев высокой чёткости равно 1920×1080 точек. Телевизор позволяет работать с 3D-контентом; для просмотра стереоскопического изображения очки не требуются. Встроенная...
  (читать дальше)

Новый органический транзистор выдерживает... кипячение
Научная группа под руководством Такао Сомея и Цуйоси Секитани из Токийского университета (Япония) представила то, что она называет первым в мире гибким органическим транзистором, способным выдерживать высокотемпературный процесс стерилизации. Исследователи ожидают, что новый транзистор будет использоваться для производства медицинских приборов, включая имплантируемые устройства и катетеры небольшо...
  (читать дальше)

Получен солеустойчивый сорт пшеницы
Не прибегая к генетическим модификациям, учёные создали новый сорт пшеницы, способный расти на засолённых почвах: ген солеустойчивости передан окультуренной пшенице от её дикорастущего родственника. Окультуренные растения дают повышенные урожаи и отличаются лучшими вкусовыми качествами, нежели их дикорастущие родственники, но при этом они теряют некоторые полезные свойства, позволяющие им справл...
  (читать дальше)

Солнечную энергию можно запасать при помощи стекла
В США создан новый вид стеклообразного теплоносителя для гелиотермальных электростанций. Его рабочая температура 1 200 ˚С, что в два с лишним раза выше, чем у аналогов. Он может не только повысить КПД солнечных электростанций, но и снизить стоимость хранения их энергии ночью. Солнечная энергия имеет две фундаментальные проблемы: больше всего её тогда и там, когда и где потребление электричества ...
  (читать дальше)

Какими символами общался пещерный человек?
Загляните в пещеры Пеш-Мерль, Фон-де-Гом и Руффиньяк на юге Франции, не забудьте об их испанских коллегах и насладитесь замечательными образцами изобразительного искусства. Из темноты выступают табуны лошадей, мамонты, гигантские быки, носороги, львы... Многие животные изображены в ярких цветах, анатомически точно и со знанием перспективы, что говорит о большом мастерстве древних художников. «Мы н...
  (читать дальше)

Отступление ледников уменьшает биоразнообразие водных экосистем
Таяние ледников начинает сказываться на состоянии водных экосистем намного раньше, чем можно было ожидать. Уменьшение ледяного покрова наполовину способно привести к исчезновению почти трети видов. Влияние глобального потепления на окружающую среду легче всего увидеть на высокогорных ледниках. Исследования показали, что с середины 1980-х годов ледники Мексики и Южной Америки уменьшились на 30%. ...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)