Солнечные панели растут слой за слоем

Фото: Dennis Schroeder

Фото: Dennis Schroeder

Фотоэлементы первого поколения на основе пластин кристаллического кремния. Солнечные батареи на основе тонких пленок полупроводников с подложками из стекла и полимерных пленок. Список дополнили исследователи из города Голден (штат Колорадо, США) — они научились «выращивать» солнечные батареи, слоями размещая газообразный кремний на металлической фольге.

Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) при Министерстве энергетики США открыли способ размещения газообразного кремния на сравнительно недорогих подложках из металлической фольги, разработанных в Ок-Ридже (штат Теннесси, США). Новая технология сократит расходы, объем отходов и потребление электроэнергии при производстве солнечных батарей.

Было доказано, что тонкий слой кремния, выступающий в качестве затравки, помогает наращивать новые слои материала, из которого впоследствии можно будет изготавливать фотоэлектрические ячейки. Технология, разработанная NREL, предусматривает использование химического парофазного осаждения.

Разработка масштабной производственной линии, в рамках которой кремний будет размещаться на рулонах металлической фольги, начнется сразу после завершения экспериментального проекта Ampulse Corp.

В то время как традиционные методы производства фотоэлектрических панелей позволяют получать пластины, толщина которых в десять раз больше, чем это необходимо, новая технология допускает изготовление пластин любой нужной толщины. Представители Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) заявляют, что минимальная толщина пластины составляет менее 10 мкм.

Брент Нельсон, операционный менеджер проекта в NREL, рассказал, что новый технологический процесс предусматривает «переход от чистого газа, содержащего кремний, к высококачественной пленке из кристаллического кремния».

Технология Ampulse использует ту же газообразную форму кремния, как и обычные методы. Но в целях энергосбережения она исключает два этапа производственного процесса, когда кремний при температуре 1000 и 1400 градусов по Цельсию расплавляется, утончается и рекристаллизуется в слитках, которые впоследствии нарезаются на тонкие пластины.

Отказываясь от использования кремния в форме слитков, Ampulse сохраняет большую часть материала. Представители NREL утверждают, что производители солнечных батарей обычно теряют до 50 процентов от массы кремниевого слитка на так называемые «опилки» в процессе разрезания его на пластины.

Ложка дегтя

Наряду с очевидными преимуществами следует отметить, что технологический процесс Ampulse по-прежнему начинается с создания сырья из кремния. Необходимость нагрева песка и углерода до 2000 градусов Цельсия не позволяет полностью исключить энергоемкие этапы в цепочке создания конечного продукта.

К сожалению, жизненный цикл солнечных батарей, равно как и другие формы «безуглеродной» энергии (ядерная и ветряная), косвенно стимулирует глобальное потепление, вызывая выбросы углекислого газа.

nrel.gov

Получать все новости по электронной почте