Новый фотодиод для солнечных батарей разработан российскими учеными

Учеными из Института физики полупроводников имени Ржанова и компании «Экран ФЭП» созданы вакуумные фотодиоды, которые позволят повысить эффективность солнечных батарей на Земле и в космосе.

Новый тип вакуумных фотодиодов демонстрирует высокую эффективность и может найти широкое применение в солнечной энергетике, особенно — на борту космических аппаратов.

Фотодиоды преобразуют энергию излучения в электричество: падающие на полупроводниковые материалы фотоны выбивают из них электроны, которые движутся в определенном направлении.

В вакуумных фотодиодах, созданных научным сотрудником ИФП Олегом Терещенко и его коллегами, полупроводниковые электроды разнесены друг от друга и разделены вакуумом, что позволяет упростить структуру устройства, поскольку структура и состав электродов могут выбираться без учета того, как они будут сочетаться в месте соединения.

Для упрощения выхода электронов в вакуум катод, сделанный из арсенида галлия, покрывается одноатомным слоем кислорода и цезия. В результате работа выхода электрона снижается примерно до 1 эВ — в несколько раз меньше, чем у альтернативных вариантов. Большая легкость выхода носителей заряда ведет и к большей эффективности всей системы, работу которой ученые продемонстрировали в эксперименте.

Электроды освещали волнами длиной от 350 до 900 нм — солнечный спектр этого диапазона позволяет собрать максимум энергии у поверхности Земли. При этом вакуумный фотодиод генерировал электричество даже без приложения дополнительного напряжения, которое часто требуется для облегчения выхода электронов из катода. По оценке разработчиков, КПД устройства может достигать 50 процентов и выше, что в перспективе позволит вакуумным фотоэлементам конкурировать с лучшими на сегодняшний день многокаскадными.

О разработке ученые рассказывают в статье, опубликованной журналом Scientific Reports.

Ранее ученые из Университета ИТМО показали, что внесение в токосъемные электроды для солнечных батарей из аморфного кремния микрочастиц стекла может выполнять сразу несколько функций, заметно поднимая эффективность их работы.

Финские ученые прогнозируют эру возобновляемой энергетики к 2050 году

Исследователи из Финляндии полагают, что экономика может полностью перейти на возобновляемые источники энергии уже к 2050 г.Такую оптимистичную дату они называют в своем исследовании «Global Energy System based on 100% Renewable Energy – Power Sector».

Ученые из финляндского Технологического университета Лаппеэнранта и Energy Watch Group (EWG) в ходе своего исследования пришли к заключению, что к 2050 г. глобальная экономика сможет получать 100% электроэнергии от возобновляемых источников. Это не только снизит вредные выбросы, но и позволить сэкономить немалое количество финансовых ресурсов. Исследователи из EWG заключают, что уже нет причин, по которым стоит инвестировать в ископаемое топливо или атомную энергетику.

Согласно отчету, когда экономика перейдет на 100% возобновляемой энергии, общая стоимость электричества в глобальном масштабе в 2050 г. составит €52/МВт*ч. В 2015 г. она стоила €70/МВт*ч. Еще одним преимуществом перехода на возобновляемую энергетику станет увеличение количества рабочих мест в отрасли до 36 млн.

Авторы исследования полагают, что к 2050 г. примерно 69% электроэнергии будет вырабатывать от солнечных электростанций. Уже сегодня США и Китай быстро развивают солнечную энергетику, а глобальный объем установок в нынешнем году превысит 100 ГВт. К проектам по развитию солнечной энергетики подключился в том числе и ведущий поставщик нефти – Саудовская Аравия.

Ветровые электростанции, по прогнозу, к 2050 г. будут генерировать около 18% от всей энергии. Ветроэнергетика демонстрирует огромный потенциал. В частности, на одном из последних аукционов в Великобритании цена электроэнергии от ветряной электростанции опустилась ниже стоимости электроэнергии от атомной станции Хинкли-Пойнт. А недавний случай в Германии еще раз доказал перспективность ветра как источника энергии. Во время урагана 28 октября 2017 г. ветряные электростанции выработали рекордную мощность 39,4 тыс. МВт, что сравнимо с работой 40 ядерных реакторов.

Также в отчете упоминаются гидроэнрегия и биоэнергия, которые обеспечат соответственно 8% и 2% потребностей. Авторы доклада «Global Energy System based on 100% Renewable Energy – Power Sector» полагают, что современная экономика имеет все предпосылки для полного перехода на возобновляемые источники энергии. Это быть выгодно как с экономической, так и с экологической точки зрения. Для инвестиций в возобновляемую энергетику на данном этапе лучше избрать один из соответствующих биржевых фондов. Так, инвестиции в ветровую энергетику можно делать посредством специализированного биржевого фонда First Trust Global Wind Energy ETF (FAN, NYSE). В солнечную энергетику можно инвестировать посредством фонда Guggenheim Solar ETF (TAN, NYSE)

Первая солнечная электростанция запущена в Бурятии

В Бичурском районе Бурятии запущена первая в регионе солнечная электростанция — Бичурская СЭС мощностью 10 мегаватт.

В режиме телемоста в ходе Байкальского регионального инфраструктурного форума «БРИФ-2017» ее запустил глава республики Алексей Цыденов.

«Уверен, это только первая ласточка. Запуск в работу первой солнечной электростанции повысит надежность электроснабжения в Бичурском районе и улучшит экологическую обстановку», — сказал он на пленарном заседании форума во время запуска СЭС.

Инвестором и генеральным подрядчиком строительства станции выступила группа компаний «Хевел» (совместное предприятие ГК «Ренова» и госкорпорации «Роснано»). Работы по монтажу солнечных батарей начались в мае 2017 года и к осени были завершены в соответствии с графиком.

Как отмечают в правительстве Бурятии, 70 % оборудования, задействованного при строительстве станции, было произведено российскими предприятиями

Ранее сообщалось, что стоимость СЭС составляет около 1 млрд рублей. По словам гендиректора группы компаний «Хевел» Игоря Шахрая, прогнозируемый ежегодный объем производства электроэнергии Бичурской СЭС составит более 14,5 гигаватт в час, этим будет обеспечено снижение выбросов углекислого газа на 7,6 тыс. тонн ежегодно.

В рамках «БРИФ-2017» правительство Бурятии и ГК «Хевел» заключили соглашение по развитию солнечной энергетики в регионе. Оно предусматривает строительство сетевых солнечных электростанций совокупной мощностью до 150 мегаватт и автономных гибридных энергоустановок совокупной мощностью до 2,5 мегаватт.

Владимир Путин заявил, что солнечные панели российского производства признаны одними из лучших в мире

Президент Российской Федерации Владимир Путин на встрече с участниками XIX Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Сочи заявил, что Россия, еще недавно отстававшая в секторе использования возобновляемых источников энергии, быстро наверстывает упущенное, а кое-где уже становится лидером.

В частности, по его словам, солнечные батареи российского производства являются на данный момент одними из лучших в мире «по качеству, по сроку службы и по эффективности». Путин рассказал, что этого сумела добиться частная российская компания, которая изначально купила швейцарскую фирму в этой сфере, после чего доработала технологию и перевела производство в Россию.

Кроме того, президент отметил, что и в использовании солнечной энергии РФ сумела сказать новое слово – на севере российские фотогальванические батареи применяют для нагрева нефти при прокачке ее по трубам.

“У нас на Крайнем Севере используют солнечные панели … для обогрева нефтяных трубопроводов, … чтобы нефть там не замерзала. Оказывается, того незначительного объема солнечного света – просто света даже, не тепла – достаточно, чтобы греть нефть в трубах”, – особо отметил Путин.

Еще одна область, в которой Россия может добиться серьезных улучшений – это угольная энергетика. “Уголь можно перерабатывать до такого состояния, что он будет экологически чистым. Правда, это требует определенных денег, но все требует определенных денег и на первых этапах все дорого”, – заметил глава государства.

И не стоит думать, что проблема загрязнения атмосферы угольными электростанциями исчезнет сама собой благодаря сокращению количества таких станций. Многие думают, что объем газовой и мазутной генерации уже давно превысил угольную, однако пока это не так, сказал президент. Так что вопрос решать необходимо, пусть это и потребует существенных затрат.

Мировая солнечная энергетика вырастет на треть к концу 2017 года

Такой результат был бы невозможен без Китая, который установил больше половины от общей мощности солнечных панелей в мире. Об этом сообщает PV Magazine.

По данным немецкой аналитической компании Bernreuter Research, к концу 2017 года общая мощность солнечных установок в мире достигнет 100 ГВт. Огромную роль в этом сыграл Китай, который занял лидирующие позиции в строительстве солнечных электростанций — их суммарная мощность в стране достигла 52 ГВт. Дальше с огромным отрывом идут США (12,5 ГВт), Индия (9 ГВт), Япония (5,8 ГВт), Германия (2,2 ГВт) и Бразилия (1,3 ГВт). Еще более скромный вклад внесли Австралия, Чили, Турция и Южная Корея.

Производственные мощности мировой поликремниевой промышленности составят под конец 2017 года около 465 000 метрических тонн (МТ). Еще 30 000 МТ придется на индустрию полупроводников.

 

Мощность солнечных установок в 2017 году вырастет на 30%. В прошлом году этот показатель составлял 74 ГВт. Во многом такой всплеск интереса к солнечной энергии обусловлен падением цен на солнечные панели. Текущая спотовая цена на поликремний составляет $16,6 за килограмм, а вскоре она снизится до $14-15 за килограмм. Однако, цены могут снова подскочить, если Китай решит увеличить пошлины на импорт из Южной Кореи. Сделает он это или нет, станет известно в ноябре.

К концу года мощность солнечной энергетики Китая достигнет 50 ГВт

Китай намерен занять ведущие позиции в борьбе с изменением климата на Земле и перевести промышленность на «чистые» источники энергии.

Уже к концу текущего года на Китай будет приходиться половина совокупной мощности всех солнечных панелей мира, пишет Electrek. Китай лидирует в установке солнечных панелей, с огромным отрывом опережая весь мир. По состоянию на июнь-июль 2017 года их суммарная мощность составляла 25 ГВт, и по прогнозам ASECEA, к концу текущего года эта цифра достигнет 50 ГВт. При том, что мощность солнечных панелей во всем мире на сегодняшний день составляет 100 ГВт.

Долгое время Китай занимался только экспортом солнечных панелей, но после десяти лет серьезных инвестиций стал одним из самых крупных потребителей собственной продукции. Из производимых в год 80 ГВт солнечных панелей 50 ГВт остается в стране. Важно, что большое количество солнечных панелей установлено вне промышленного сектора. Это было сделано в рамках программы Top Runner, которую Китай специально организовал, чтобы солнечной энергией пользовались не только огромные предприятия, но и небольшие проекты.

В сентябре 2017 года общая мощность солнечных панелей в Китае составляла 42 ГВт. Для сравнения, в США эта цифра достигла всего 14,6 ГВт, и это с учетом того, что североамериканский рынок за год вырос на 100%. Председатель КНР Си Цзиньпин заявил в своей ежегодной речи (аналоге американского «Обращения о положении страны»), что Китай занял ведущие позиции в борьбе с изменением климата на Земле. «Мы стали той движущей силой, которая приведет все страны мира к экологической цивилизации. Поэтому мы должны придумать новую модель модернизации, которая позволит людям жить в гармонии с природой».

В подтверждение этих слов Китай уже рассматривает вопрос о запрете на производство и продажу автомобилей, использующих традиционные виды топлива. А также страна начнет производить 3 млн электромобилей в год к 2020 году и 7 млн единиц пять лет спустя.

 

В Республике Алтай введена в эксплуатацию солнечная электростанция на модулях нового поколения

Компания «Хевел», совместное предприятие «Реновы» и «Роснано», ввела в эксплуатацию Майминскую СЭС мощностью 20 МВт в Республике Алтай, говорится в сообщении «Хевел».

В Майминском районе Республики Алтай введена в эксплуатацию первая солнечная электростанция,построенная на гетероструктурных модулях российского производства.  Солнечные батареи былиразработаны научно-техническим центром тонкопленочных технологий в «Сколково».В результате Россия вошла в перечень стран наряду с Японией и Кореей, использующих технологию гетероперехода в промышленных масштабах.

Одновременно с пуском Майминской СЭС введена в эксплуатацию Онгудайская СЭС мощностью 5 МВт. В результате завершения суммарная мощность объектов солнечной генерации Республики Алтай достигла 40 МВт.
«Уже в следующем году мы планируем расширить производство по гетероструктурной технологии до 220 МВт в год, а до конца этого года – начать реализацию ряда проектов за рубежом», – отметил генеральный директор «Хевел» Игорь Шахрай.

Внедренная на заводе «Хевел» в Новочебоксарске (Чувашия) гетероструктурная технология в мировой практике относится к новому поколению кремниевых солнечных элементов, отличающихся наиболее высоким КПД ячейки – более 22% и широким температурным диапазоном использования.

В предыдущие три года в Республике Алтай уже построены три солнечных станции общей мощностью 15 МВт: в 2014 году была введена в эксплуатацию первая в России солнечная электростанция – Кош-Агачская СЭС, в 2015 году – её вторая очередь, осенью 2016 года – Усть-Канская СЭС. Кроме того, с 2013 года в Республике Алтай работает первая в России автономная гибридная солнечно-дизельная энергоустановка мощностью 100 кВт, которая в круглосуточном режиме обеспечивает электроснабжение села Яйлю. «Хевел» ожидает, что к 2019 году общая установленная мощность солнечной генерации в Республике Алтай достигнет 90 МВт.

Ученые нашли способ повышения эффективности солнечных батарей

Российские и швейцарские исследователи изучили влияние на структуру и производительность солнечных батарей изменения соотношения компонентов, из которых формируется светопоглощающий слой перовскитной солнечной ячейки. Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Physical Chemistry C.

Впервые органо-неорганические перовскиты были разработаны пять лет назад, но по КПД они уже обогнали наиболее распространенные и более дорогие кремниевые солнечные элементы. В структуре перовскитов находятся кристаллические соединения, в котором располагаются молекулы растворителя исходных компонентов. Растворенные компоненты, выпадая из раствора, образуют пленку, на которой растут кристаллы перовскита. Ученые выделили и описали три промежуточных соединения, которые являются кристаллосольватами одного из двух растворителей, наиболее часто используемых при создании перовскитных солнечных батарей. Для двух соединений ученые впервые установили кристаллическую структуру.

 «Мы выяснили, что ключевым фактором, определяющим функциональные свойства перовскитного слоя, является образование промежуточных соединений, поскольку кристаллиты перовскита наследуют форму промежуточных соединений. Это, в свою очередь, влияет на морфологию пленки и эффективность солнечных батарей. Это особенно важно при получении тонких пленок перовскита, поскольку игольчатая или нитевидная форма кристаллов приведет к тому, что образованная пленка будет несплошной, а это значительно снизит КПД такой солнечной ячейки», — отметил руководитель исследования Алексей Тарасов.

Дополнительно авторы исследовали термическую стабильность полученных соединений и с помощью квантово-химического моделирования рассчитали энергию их образования. Также авторы выяснили, что кристаллическая структура промежуточного соединения задает форму образующихся кристаллов перовскита, что определяет структуру светопоглощающего слоя. Эта структура, в свою очередь, влияет на производительность получаемой солнечной батареи.

Исследование было проведено научными сотрудниками МГУ в сотрудничестве с учеными Курчатовского центра синхротронного излучения, Российского университета дружбы народов, СПбГУ и Федеральной политехнической школы Лозанны в Швейцарии.

 

Самая большая в мире солнечная электростанция будет построена в Дубае (ОАЭ )

В Объединенных Арабских Эмиратах начато строительство самой крупной в мире станции по выработке электричества, работающей на энергии Солнца.

16 сентября вице-президент, премьер-министр Объединённых Арабских Эмиратов и глава Дубая шейх Мухаммед бин Рашид Аль Мактум (Mohammed bin Rashid Al Maktoum) объявил о начале строительства гелиотермальной (CSP) электростанции установленной мощностью 700 МВт.

Проект стоимостью 3,9 млрд долларов США будет реализован китайской Shanghai Electric в сотрудничестве с компанией ACWA Power из Саудовской Аравии. Первая очередь объекта должна начать работу в четвёртом квартале 2020 года.

Особенностью солнечной электростанции в Дубае станет самая высокая в мире 260-метровая башня-концентратор.

Новая электростанция станет частью солнечного парка «Мухаммед бин Рашид Аль Мактум» (то есть названного именем шейха), который будет состоять из целого ряда объектов фотоэлектрической и солнечной тепловой генерации суммарной мощностью 5 гигаватт (эта мощность должна быть достигнута к 2030 г).

Первоначально, мощность данной CSP-электростанции должна была составить 200 МВт, а стоимость киловатт-часа 9,45 центов США. Теперь установленная мощность возросла в 3,5 раза, а стоимость вырабатываемого электричества, напротив, была снижена до 7,3 центов / кВт*ч. Это существенно выше, чем цена электроэнергии, производимой в ОАЭ фотоэлектрическими солнечными электростанциями. В то же время важно подчеркнуть, что солнечная тепловая электростанция в Дубае будет способна поставлять регулируемую мощность и вырабатывать электричество также и в тёмное время суток. Кроме того, ACWA Power заявляет, что данная цена ниже, чем у газовых электростанций в регионе.

 

Первая в мире складная «солнечная крыша» начала работать в Швейцарии

Первая в мире складная крыша из солнечных батарей начала работу на установке по очистке сточных вод в городе Кур в Швейцарии.

Заказчик компания IBC Energie Wasser Chur (IBC) инвестировала в эту высокотехнологичную солнечную электростанцию в общей сложности 1,65 миллиона швейцарских франков. Произведенная «зеленая» электроэнергия будет использоваться исключительно для работы очистных сооружений и покроет около 20% от потребности. Представители города Кур и компания dhp technology из округа Ландкварт, которая выполняла работы, очень гордятся этим образцовым проектом, по поводу которого к ним уже обращаются заинтересованные со всей Швейцарии и из-за рубежа.

Разработка и полевые испытания этой первой складной крыши из солнечных батарей были поддержаны Швейцарским федеральным управлением энергетики (SFOE). В будущем такая солнечная электростанция может быть установлена в любом месте, где необходимо производство солнечной электроэнергии.

Складная крыша из солнечных батарей Horizon — это легкая мобильная конструкция, основанная на технологии канатной дороги. Она обеспечивает использование уже используемых площадей для производства солнечной электроэнергии, в частности, в данном случае открытые очистные бассейны, обеспечив возможность проведения работ по обслуживанию установки по очистке сточных вод. Коммунальное предприятие города Кур также исходит из того, что затенение осадочных бассейнов даст положительный эффект для уменьшения образования водорослей и, следовательно, для уменьшения затрат на обслуживание.

На этом первом этапе строительства было установлено около 30% от всей мощности солнечной электростанции. Ее мощность составит 636 кВт/пик, а завершение работ планируется на весну 2018 года. Ожидается, что станция будет производить около 540 000 кВт-часов электроэнергии в год. Это покроет потребности  примерно 120 домохозяйств.