Перовскитные солнечные элементы расширяют границы эффективности. Раскрытие их потенциала будет непростой задачей.

Новые солнечные технологии обещают сократить затраты на электроэнергию при переходе США и Европы к возобновляемым источникам энергии, но на пути их широкого внедрения остаются препятствия.

Производитель солнечных батарей Oxford PV на прошлой неделе заявил, что его завод установил рекорд по производству солнечных батарей коммерческого размера, которые преобразуют 28,6% солнечного света в электричество по сравнению с обычными элементами, обеспечивающими до 24%. В тот же день китайский гигант солнечной энергии LONGi заявил, что достиг коэффициента конверсии 31,8% на элементе исследовательского размера. Более высокая эффективность, измеряемая тем, сколько фотонов Солнца превращается в ватты, снижает стоимость производства солнечной энергии.

Компания Oxford PV, дочерняя компания Оксфордского университета, входит в число нескольких западных солнечных компаний, включая приобретенную First Solar Evolar и Saule Technologies, которые продвигают достижения в области эффективности благодаря кристаллическим минералам, называемым перовскитами, которые могут повысить эффективность кремния, содержащегося в современных панелях. Технология Oxford PV, которая не достигла коммерческого масштаба, заключается в нанесении тонкого слоя перовскитов на кремниевый солнечный элемент перед сборкой его в панель. Теоретически эти так называемые тандемные элементы могут достигать эффективности 43% по сравнению с пределом кремния в 29%.

Еженедельный обзор экологических, социальных и управленческих вопросов и стратегий для лиц, принимающих корпоративные решения.

«Кремний достиг стены», — сказал технический директор Oxford PV Крис Кейс. «Этот перовскитный материал за десять лет сделал то, на что кремнию потребовалось два-три десятилетия».

Компания Oxford PV на своем заводе в Бранденбурге (Германия) заявила, что производит элементы со средней эффективностью 27% и ожидает повышения эффективности примерно на 1 процентный пункт в год. Завод небольшой, годовая мощность составляет 100 мегаватт, но его можно расширить, и Oxford PV планирует увеличить производство в 2024 году. Он работает с производителями панелей, чтобы получить отраслевые сертификаты, чтобы начать продажи в следующем году.

Солнечные панели из перовскита могут выйти на рынок в этом десятилетии благодаря расширению инвестиций в солнечную энергетику, стимулируемому государственной помощью США и Европы, говорят аналитики солнечной энергетики. Более эффективные панели облегчили бы переход мира на возобновляемые источники энергии, поскольку им требуется меньше места на крыше и земли для подачи электроэнергии. По данным Международного энергетического агентства, к 2030 году земному шару необходимо иметь более 5000 гигаватт солнечной мощности, чтобы достичь нулевых выбросов парниковых газов к 2050 году по сравнению с примерно 885 гигаваттами в 2021 году.

Достижения в области солнечных технологий происходят по мере того, как США и Европа работают над наращиванием производственных мощностей, чтобы уменьшить зависимость от Китая, который производит большую часть мировых панелей. По данным Международного энергетического агентства, Китай доминирует более чем на 80% мирового производства солнечных панелей. Китай добился своего положения во многом благодаря ранним государственным инвестициям, экспортно-ориентированной стратегии и дешевой стоимости рабочей силы.

Солнечные панели из перовскита могут хорошо вписаться в производство, которое западные страны создают для расширения использования возобновляемых источников энергии, говорят аналитики солнечной энергетики, но они предупреждают, что новые виды солнечных технологий приходили и уходили в прошлом. Несмотря на то, что перовскитные панели имеют более высокие первоначальные затраты на производство, они могут понравиться клиентам, предлагая более низкую цену на энергию и требуя меньше места.

«США или Европе будет сложно конкурировать с китайскими компаниями исключительно по стоимости, поэтому продукт, предлагающий превосходные характеристики по более высокой цене, может хорошо подойти», — сказал Мартин Грин, профессор инженерного дела в Университете Нового Юга. Уэльс.

Тем не менее, он сказал, что Китай работает над той же технологией, и опасения по поводу долговечности перовскита не позволяют ей получить широкое распространение. Производителям перовскита необходимо доказать, что панели прослужат от 25 до 30 лет, что является отраслевым стандартом. Испытания показали, что клетки быстро деградируют в течение нескольких месяцев, сказал Грин.

В ответ Кейс из Oxford PV заявил, что компания спроектировала свои элементы так, чтобы срок их службы соответствовал или превышал 25-летний срок службы, что доказано изучением полноразмерных модулей на открытом воздухе в течение более трех лет и тестами, которые предсказывают долгосрочную стабильность. По его словам, поскольку компания ожидает сертификации, компания поделилась данными на отраслевых конференциях и работает с Институтом солнечных энергетических систем Фраунгофера ISE над разработкой испытаний тандемной технологии, поскольку не существует согласованного отраслевого стандарта.