Содержание:
В МИСИС разработали отечественную солнечную панель на перовскитах
В МИСИС создали солнечную панель, которая в 100 раз сильнее поглощает свет
У любого уважающего себя владельца частного дома есть чистая и светлая мечта: перестать оплачивать счета за ЖКХ, а обогревать, освещать и готовить — на энергии Солнце. Тем более, перед глазами есть пример Германии, где доля возобновляемых источников энергии в энергобалансе достигает 50 процентов, а солнечные панели закрывают более 10% спроса на электроэнергию. Чем мы хуже? Учитывая, что количество солнечных дней в Подмосковье примерно такое же, как в Германии.
СКОЛЬКО СТОИТ МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ
Однако энергетической революции мешают несколько вещей. Во-первых, солнечную энергию негде хранить и запасать на черный день. А если быть точным — на темный день, ведь в пасмурную погоду или короткие зимние вечера выработка электричества резко падает. Во-вторых, кремниевые солнечные батареи по-прежнему удовольствие достаточно дорогое. И хотя себестоимость получения солнечной энергии значительно снизилась, киловатт из энергосети в России все равно получается дешевле. А кроме того, пойти по пути Европы мешает суровый русский климат. При нынешнем КПД кремниевой панели в 20% (такой процент солнечной энергии удается преобразовать в электричество), даже если у вас на крыше 20 квадратных метров солнечных батарей вы получите 2 киловатта — это мощность среднего чайника или слабого элекронагревателя. За день можем накопить около 20 кВт/час. Попить чайку этого достаточно, но для обогрева дома однозначно не будет хватать.
Изменить ситуацию может появление принципиально новых технологий. Одна из них это перовскитные солнечные панели — это перспективное направление. В мире началась по этому поводу большая технологическая гонка и приятно, что Россия является одним из ее лидеров. На днях в Университете МИСИС представили первую полностью отечественную солнечную панель на перовскитах. Причем, это не просто разработка, а промышленный прототип, готовый к серийному выпуску.
ИЗ ИСТОРИИ ВОПРОСА
Легенда гласит, что сначала перовскит похоронил один промышленный гигант калибра IBM или Intel. Авторитетные ученые покрутили-повертели материал и… закрыли лабораторию по его исследованию с вердиктом “плохой, неэффективный материал”. Потом эти отчеты прочитали японцы. И сделали эксперимент, где солнечный элемент с перовскитной структурой работал 30 секунд с КПД 6%.
Если элемент, созданный в лаборатории на коленке сразу показывает такую эффективность, это значит, что он обладает суперпотенциалом. В 2013 году журнал Science включил перовскиты в список десяти прорывов года. Сейчас за возможность первым выйти на рынок с перовскитовой панелью бьются гигантские корпорации с многомиллиардными бюджетами.
СОЛНЕЧНУЮ БАТАРЕЮ НАПЕЧАТАЛИ НА 3D-ПРИНТЕРЕ
Мы в Лаборатории перспективной солнечной энергетики университета МИСИС. Ее заведующий, кандидат технических наук Данила Саранин, показывает нам образец батареи на основе гибридных перовскитов.
— Вот в этой небольшой панели из 16 ячеек на самом деле заключено несколько десятков диссертаций и научных исследовательских работ, — говорит Данила Сергеевич. — В Европе такой модуль могут сделать единицы научных групп. Но наша задача была создать не лабораторный образец для демонстрации, а готовую доступную технологию, которая сразу может уйти в массовую индустрию. И мы решили напечатать ультратонкую перовскитную солнечную панель на 3D-принтере.
Click here to preview your posts with PRO themes ››
— А что такое перовскит?
— Это новый материал, который в 100 раз сильнее поглощает видимый солнечный свет, чем кремний. При этом за счет упрощения технологического процесса себестоимость перовскитной батареи уже сейчас в два с лишним раза ниже, чем кремниевой. А в перспективе может стать в 10 раз дешевле при сохранении такой же мощности, как у кремния.
ПЕРОВСКИТ И ТРАДИЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Значит ли это, что до энергетической независимости владельцам загородных домов рукой подать? Данила Саранин не разделяет шапкозакидательские настроения.
— Солнечная батарея — это не убийца традиционной энергетики, — говорит ученый. — В России, где есть гигантские ресурсы ГЭС, АЭС и ископаемого топлива, солнечный киловатт все равно будет дороже, чем киловатт выработанный на атомной или гидроэлектростанции. Кроме того, альтернативная энергетика несет в себе риски. Если установилась пасмурная погода, вы в Солнце дрова не подбросите. А на АЭС или ТЭЦ можно спокойно “подкрутить вентиль”.
— Сколько будет стоить перовскитный киловатт?
— По приблизительным оценкам, примерно 7 рублей киловатт-час.
— Примерно столько же стоит электроэнергия и в Подмосковье. Тогда ради чего эта мировая гонка технологий с миллиардными вложениями?
— У перовскита есть своя ниша. ГЭС или АЭС — это дешево и сердито, но рядом с удаленными сибирскими поселками или в северных широтах никто ГЭС и АЭС строить не будет — это не выгодно. Там электричество вырабатывают на дизельных генераторах (по некоторым данным в малонаселенных районах страны, где нет централизованной электрификации, проживает 15 миллионов человек — Ред. ). Вот для таких регионов перовскитные панели — это выход из положения. Кремний выдает заявленную мощность при эталонном солнце: светило в зените, нет облаков. А в условиях заведомо пасмурной погоды, в северных широтах, когда свет падает под острым углом, перовскитная технология позволяет генерить кратно больше. И мы можем за сутки выработать намного больше энергии.
Таким образом, наша разработка открывает новые возможности для солнечной энергии в условиях Арктики и Крайнего Севера. Тянуть туда линию электропередач или строить ТЭЦ экономически нецелесообразно. А расстелить рулон солнечных батарей — это быстрое и простое решение.
Кроме того, перовскиты хороши в неблагоприятных условиях: внутри зданий, на автобусной остановке, в метро, если угодно. Мы постоянно ищем в транспорте USB-разъемы, чтобы подсоединить телефон. А если у нас есть рулон солнечной батареи или миниатюрная панель, вшитая в рюкзак или в портативный аккумулятор, то зарядить гаджет уже не проблема.