Во многих регионах мира солнечная энергетика сегодня способна предлагать самую дешевую электроэнергию. Это произошло в результате постоянных технологических усовершенствований процессов производства энергетического оборудования (в первую очередь, солнечных модулей), приводящих к последовательному сокращению энерго- и материалоемкости изделий. Операционные затраты в солнечной энергетике очень низки, поэтому для отрасли, как никакой другой, действует правило: дешевое оборудование — дешевая электроэнергия.
Самой энергоемкой частью процесса изготовления солнечных модулей является производство сырья-поликремния и выращивание кремниевых слитков, из которых затем нарезаются пластины (wafers), которые, в свою очередь, являются основой для производства солнечных элементов (ячеек).
Поэтому снижение удельного потребления кремния (на ватт производимой конечной продукции) является важной технологической задачей отрасли.
Сегодня толщина кремниевых пластин в среднем составляет 160 микрометров, а к 2029 году должна снизиться до 115-135 микрометров.
Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) и Национальной лаборатории возобновляемой энергетики (NREL) рассмотрели возможности более радикального снижения толщины пластин и, соответственно, потребления кремния на солнечный элемент. Это может привести к существенному сокращению затрат и значительно ускорить темпы развития солнечной энергетики.
В научной статье, опубликованной в академическом журнале Energy and Environmental Science, учёный описывают подход, применение которого позволит уменьшить толщину пластин до четверти от нынешнего уровня. То есть речь идёт о возможности выпуска пластин/элементов толщиной всего 40 микрометров.
Современные технологии производства, которые способны эффективно обрабатывать хрупкие компоненты, обусловливают возможность производить более тонкие солнечные пластины с низким уровнем брака и потери материала в сравнении с производственными процессами старого поколения, говорят авторы.
Исследовательская группа подсчитала, что при условии «дальнейшего повышения эффективности модулей» переход на более тонкие солнечные элементы (на примере толщины 50 микрометров) может снизить стоимость модулей на 28% и стоимость энергии на 24%. Удельные производственные капитальные затраты (на ватт выпускаемой продукции) могут быть снижены даже на 48%.
Автор: Владимир Сидорович
