Кремниевые солнечные панели станут тоньше, а значит — дешевле

Уменьшить толщину кремниевых солнечных элементов пытались неоднократно, особенно лет десять назад, когда цены на кремний взлетели из-за ограниченного предложения на рынке. Однако возникли две сложности: тонкий кремний легко ломался, увеличивая выход брака на производстве, и солнечные элементы на его основе демонстрировали невысокую эффективность.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) считают, что усовершенствовавшееся за прошедшие годы технологическое оборудование вместе с некоторыми недавними достижениями в области архитектуры солнечных батарей, предоставляют им возможность преодолеть вышеупомянутые трудности.

«Техноэкономический» подход, изложенный ими в публикации журнала Energy and Environmental Science, позволяет уменьшить толщину кристаллических кремниевых пластин солнечных элементов со 160 до 100 мкм, а в перспективе и до 40 мкм.

Если учесть, что в 90% всех солнечных панелей используется кристаллический кремний, уменьшение его расхода в четыре раза сулит просто гигантскую в глобальном масштабе. Кроме того, это позволит резко увеличить выпуск солнечных элементов заводами: сегодня их производительность является ещё одним узким местом, помимо стоимости, сдерживающим распространение в мире «экологичной» энергетики.

Разумеется, переналадка существующего производства на пластины уменьшенной толщины потребует дополнительных капиталовложений, однако, авторы исследования считают, что в итоге индустрия всё-равно окажется в выигрыше, тем более, что переход на промежуточные 100 мкм относительно прост. Дальнейшему снижению толщины, до 40 мкм, по их мнению, может способствовать появление более совершенных методов обнаружения микротрещин в кремнии на ранних этапах их развития.

Заглядывая в ещё более отдалённое будущее, авторы прогнозируют, что новые технологии прямого выращивания тонких заготовок (альтернатива вырезанию их из толстых кремниевых цилиндров) позволят снизить толщину ещё больше — в пределе, до 15 мкм. Появление подобных многократно подешевевших, но все еще высокоэффективных солнечных батарей может загнать в технологический тупик разработку перовскитных панелей, привлекательность которых сегодня во многом обусловлена их низкой стоимостью по сравнению с кремниевыми.