Увеличение мощности солнечных панелей за счёт новых технологий сделает такую энергию более дешёвой

Долгие годы ведутся работы над удешевлением процесса получения электроэнергии с помощью солнечных панелей. В последнее время они сфокусированы на увеличении мощности каждой панели благодаря использованию новых технологий и материалов, с помощью которых можно будет получать больше энергии от ферм прежнего размера. Ожидается, что работа именно в этом направлении сделает солнечную энергию более доступной.

Изображение: Bloomberg

«В первые 20 лет XXI века наблюдалось значительное снижение стоимости модулей, но в последние два года эта тенденция заметно замедлилась. К счастью, новые технологии будут способствовать дальнейшему снижению стоимости электроэнергии», — считает Сяоцзин Сун (Xiaojing Sun), руководитель отдела глобальных исследований в области солнечной энергетики в компании Wood Mackenzie Ltd.

График снижения стоимости солнечных панелей / Изображение: PVinsights

Создание масштабных ферм солнечных панелей, автоматизация и интеграция эффективных технологий позволили добиться значительной экономии благодаря уменьшению затрат на рабочую силу и снижению отходов на производствах оборудования. Стоит отметить, что средняя стоимость солнечной панели в период с 2010 по 2020 годы снизилась на 90 %. Увеличение количества вырабатываемой энергии на каждую панель означает, что солнечным фермам будет достаточно предприятия меньшего размера для предоставления того же объёма энергии. Это также важный момент, поскольку стоимость земли под строительство, возведение фермы, проектирование и покупка сопутствующего оборудования снижается в цене не так быстро, как цена самих солнечных панелей.

Примечательно, что более мощные системы появляются уже сейчас. На протяжении большей части последнего десятилетия мощность многих солнечных панелей не превышала 400 Вт. В начале 2020 года производители начали поставлять 500-ваттные панели, а в этом году китайская компания Risen Energy Co. представила 700-ваттную модель.

Перовскитовый солнечный элемент / Изображение: Bloomberg

Повысить эффективность выработки электроэнергии могут современные материалы, наиболее эффективным из которых является перовскит. Более тонкий и прозрачный по сравнению с поликремнием, который традиционно использовался в солнечных панелях, перовскит можно наслоить поверх существующих солнечных панелей для повышения их эффективности. Кроме того, перовскит можно интегрировать в стёкла для создания окон в зданиях, которые способны генерировать энергию самостоятельно. Использовать перовскит ранее было нецелесообразно с финансовой точки зрения, но, похоже, в последнее время ситуация изменилась. В мае 2020 года компания Wuxi UtmoLight Technology Co. объявила о намерении выпустить пробную серию панелей на основе перовскита к октябрю, а массовое производство будет организовано к 2023 году.

Солнечная ферма в китайском Тунчуане

Ещё один вариант повышения эффективности заключается в использовании двухсторонних панелей. Стандартные солнечные панели могут вырабатывать энергию за счёт обращённой к солнцу стороны. Но они также могут собирать часть отражаемой от земли энергии. Заменив непрозрачный материал основы панелей специальным стеклом, можно получить дополнительную энергию. Панели такого типа начали пользоваться популярностью в 2019 году и с тех пор их стоимость существенно снизилась.

Обеспечить увеличение мощности можно за счёт перехода от положительно заряженного кремниевого материала к отрицательно заряженным продуктам n-типа. Материал такого типа изготавливается путём легирования поликремния небольшим количеством элемента с дополнительным электроном, например, фосфором. Такой материал дороже в производстве, но он на 3,5 % эффективнее используемых в настоящее время аналогов. Ожидается, что панели на основе такого материала появятся на рынке в 2024 году, а уже к 2028 году будут преобладать на нем.

Линия сборки солнечных модулей в китайском Хайане / Изображение: Getty Images

Ещё одно направление повышения эффективности работы солнечных панелей связано с увеличением размера солнечных пластин. С 2010 года стандартный размер солнечной пластины составлял 156 мм. Последнее время производители стали увеличивать площадь, чтобы повысить эффективность и снизить производственные затраты. Согласно имеющимся данным в данный момент они продвигают 182- и 210-миллиметровые солнечные пластины, которые, как ожидается, займут больше половины рынка к 2023 году.