30 марта 2021 в Сети появилась новость, что сотрудники Самарского университета имени Королёва пять лет назад создали солнечные батареи на основе пористого кремния, которые за это время хорошо себя зарекомендовали в космосе. В связи с чем сегодня принято решение реализовать данную технологию и в наземной технике. По данным ученых стоимость таких батарей обойдётся в пять раз дешевле зарубежных аналогов на основе германия, индия и галлия. Плюс кремний в отличие от данных редкоземельных металлов не токсичен.
Видео вызвало горячее обсуждение среди зрителей Youtube. Кто-то заявил, что наши ученые безнадёжно отстали. За это время весь мир успел перейти с кремния на перовскит (титанат кальция). Другой комментатор сообщил, что солнечные батареи на основе пористого кремния - это советская технология 60-х годов XX века, и ничего нового не придумали. Третий возмущался, что ученые не сообщили коэффициент полезного действия фотоэлементов самарского производства, поэтому трудно определить, насколько они эффективны. Так появилась идея посвятить выпуск обзору технологий в области солнечной энергетики, а также разобраться, совершили ли самарские ученые технологический прорыв.
Первые солнечные батареи появились в 1948 году и работали на основе кремния. Их КПД не превышал 6%. В настоящее время рекордсменом по уровню КПД (44,4%) является фотоэлемент на индиево-галлий-арсенидной основе, разработанный Sharp. Однако, из-за дороговизны редкоземельных металлов и их токсичности до сих в массовом производстве выпускаются преобразователи лишь из кремния или перовскита. КПД обоих полупроводников не превышает 20%. Проблема кремния заключается в том, что он использует излучение только красного цвета, а перовскит - только зеленого и синего. В 2020 году Берлинский центр материалов и энергии имени Гельмгольца разработал тандемный фотоэлемент на основе кремния и перовскита с КПД 29,15%. Низкая себестоимость и экологичность позволит вскоре наладить их массовое производство. Поэтому 29,15% - новый рекорд для промышленных партий солнечных батарей.
Что же касается технологии, разработанной в Самарском университете имени Королёва, то оказалось, что фотоэлектрические элементы солнечных батарей выполнены из пористого нанокристаллического кремния. Согласно анонсу от 2016 года их КПД достигает 30% и более, что превышает рекорд берлинских разработчиков 2020 года. Таким образом, если себестоимость самарских фотоэлементов не превышает затрат на производство немецких аналогов, то действительно, самарские ученые совершили прорыв в области солнечной энергетики. Надеемся, что отечественная разработка в скором времени окажется в массовом производстве.
