Все зависит от того, как считать
Если даже на Солнце есть пятна, то и у солнечной энергетики должны быть недостатки.
— Развитие солнечной энергетики тормозит высокая стоимость получаемой энергии, — объяснил доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории физики полупроводников Института физики твердого тела и полупроводников Валерий Гременок. — Количество энергии, приходящее на землю в виде солнечного излучения, — примерно 2,0 МВт•ч на каждый квадратный метр. Установка солнечных батарей площадью 10 квадратных метров в Германии обходится хозяину в 5 тысяч евро. Правда, 2 тысячи евро возмещает правительство, заинтересованное в развитии солнечной энергетики.
Цена солнечной электроэнергии — 0,25—0,56 доллара за кВт•ч, что существенно выше, чем современные тарифы на электроэнергию, которые, впрочем, будут расти. Есть и иная составляющая стоимости электроэнергии, которая не включается в тарифы и не фигурирует в жировках, — загрязнение окружающей среды традиционными энергетическими установками. Выбросы ТЭЦ состоят в основном из углекислого газа, который усиливает парниковый эффект и провоцирует изменение климата. В воздух также попадают окислы серы и азота, которые превращаются в серную и азотную кислоты и возвращаются на землю с дождем и снегом. Они губительны для всего живого и приводят к разрушению зданий и сооружений. Российские и зарубежные оценки прямых социальных затрат, связанных с воздействием электростанций, включая болезни и уменьшения продолжительности жизни, оплату медобслуживания, снижение урожая, расходы на восстановление лесов и ремонт зданий, добавляют к стоимости традиционной энергии примерно 75 процентов мировой цены.
Как сделать элементы дешевыми?
По расчетам европейских специалистов, стоимость элемента на основе монокремния не опустится ниже 1 евро за каждый кВт мощности. Тем не менее удешевить солнечные батареи до 60 центов за кВт можно.
Один из вариантов — заменить дорогую кремниевую пластину (толщиной 200—300 микрон) тонкой пленкой (1 — 2 микрона) на основе четырех элементов — меди, индия, галлия и селена — Cu(In,Ga)Se2. Группа ученых, в составе которой специалисты Института физики твердого тела и полупроводников Государственного научно-производственного объединения “Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению” и Института физики имени Степанова Национальной академии наук Беларуси, исследует возможности применения пленок Cu(In,Ga)Se2 и разрабатывает технологии производства солнечных элементов на их основе уже десять лет. Белорусские ученые работают в рамках совместных с МНТЦ проектов, финансируемых Евросоюзом, Канадой, сотрудничают с российскими, немецкими, английскими и корейскими компаниями, исследуют возможности применения тонкопленочных солнечных элементов в космосе.
— Кремний вообще не является идеальным полупроводником для фотовольтаики, — говорит Валерий Гременок. — А полупроводниковые материалы Cu(In,Ga)Se2 отвечают всем физическим критериям, необходимым для достижения высокого коэффициента преобразования и длительного срока использования. Чтобы получить батарею мощностью 1,5 кВт, понадобится 6,5 кг кристалла кремния или 80 граммов нашей пленки. Килограмм монокристаллов кремния на мировом рынке сегодня стоит 400 долларов. Еще десять лет назад он стоил 30 долларов, но мировой рынок чутко отреагировал на бум солнечной энергетики.
Технология получения солнечного элемента выглядит несложной: на обработанную подложку в вакуумной камере напыляется несколько различных слоев металлов и полупроводников. Подложкой может быть стеклянная пластина, полиимид или металлическая фольга. Если такая структура с общей толщиной всех слоев 2—4 мкм создана на гибкой основе, получится легкий солнечный элемент. Его можно скатать в рулоны и доставить в любую точку мира или на космическую орбиту. Гигантские солнечные батареи, энергия которых питает космические спутники и орбитальные станции, сделаны из маленьких гибких пластин. В космическом пространстве случаются столкновения, в результате которых отдельные пластины могут выходить из строя. Обычно это не сказывается на работе всего модуля. Но если случается по-настоящему нештатная ситуация, космонавт может выйти в открытый космос и самостоятельно заменить неисправный элемент.
— В этом научном направлении работают многие зарубежные компании, однако говорить о конкуренции на рынке рано, поскольку спрос на продукцию все возрастает, — говорит Валерий Гременок. — Специалистам нашей области нет нужды опасаться за место под Солнцем.
Беларусь, 220072, Минск, ул. П. Бровки, 19.
Тел./факс (+375 17) 284 15 58,
e-mail: priemnaya@physics.by. Сайт www.physics.by
УНП 100029036
