фото Reuters
Успіхи останніх років в технології фотоперетворення і позитивний практичний досвід використання фотоелектричних систем стали основою швидкого розвитку фотоенергетики в світі. Світовий ринок фотоелектрічества вже в минулому році перейшов тисячемегаваттний кордон. За різними оцінками, якщо вартість отриманої фотоелектричним методом електроенергії знизиться до 10 центів за 1 кВт-год, фото-енергетика може стати серйозною альтернативою будь-яким іншим методам виробництва електроенергії. У тому числі через абсолютну екологічної чистоти і безпеки та надзвичайної простоти в обслуговуванні. При цьому фотоперетворювачах на основі кристалічного кремнію відводиться ключова, основна роль.
Пам'ятаючи про значний внесок російських вчених і фахівців в теорію і практику фотоелектричного методу, закономірне запитання про поточний стан цього напрямку в Росії, роль і місце на світовому ринку сьогодні і в майбутньому. Ще більш актуальним є питання: як далеко ми знаходимося від сформульованої вище мети - 10 центів за 1 кВт-год?
Основні компоненти в структурі вартості фотоелектрічества представляють собою питомі вартості вихідного напівпровідникового матеріалу, в даному випадку кристалічного кремнію, різання кристалів кремнію на пластини, переробки пластин в сонячні елементи, складання елементів в сонячні модулі та збірки модулів в сонячні фотоелектричні системи. Кожен з цих компонентів, у свою чергу, містить ряд основних параметрів, поточні значення яких характеризують рівень використовуваних технологій.
Для найбільш поширеного і перспективного в якості вихідного матеріалу для фотоенергетики монокристалічного кремнію поточні значення основних параметрів наступні: вартість 1 кг - 200 дол. Товщина вихідних кремнієвих пластин - 250-300 мкм, середні значення ККД сонячних модулів масового виробництва - 14%, середні значення технологічних коефіцієнтів переробки пластин кремнію в сонячні елементи і модулі - 0,9-0,92.
При цих значеннях основних параметрів вартість 1 вата генерується сонячним модулем потужності становить сьогодні 2,7-2,8 дол. Фотоелектричної системою - 4,5-5,0 дол. Електроенергія, вироблена такою системою протягом гарантійного терміну служби (20 років) при умови, що система працює ефективно не менше трьох годин на добу, буде коштувати споживачеві 20-25 центів за 1 кВт-год. Це і є відповідь на питання, як далекі ми від поставленої мети. Необхідно як мінімум подвійне зменшення вартості сонячних модулів, і від того, як швидко вдасться вирішити цю задачу, залежать наша роль і наше місце на світовому ринку.
У Росії вдалося розробити нову технологію виробництва високоефективних СЕ, приблизно в 10 разів збільшити обсяги виробництва, які сьогодні перевищують 5 МВт в рік і є найбільшими в Росії. Це заслуга вчених краснодарського підприємства «Сонячний вітер», створеного близько десяти років тому з ініціативи Інтерсоларцентра і підтримки Міннауки Росії. Однак необхідні якісні зміни техніко-економічних показників виробленої продукції, оскільки це дозволить Росії зберегти або зміцнити свої позиції на світовому ринку.
З цією метою необхідно здійснити наступне: істотно зменшити вартість вихідного монокремнію практично в два рази. Це завдання буде вирішена в рамках реалізації проекту створення екологічно чистого безхлорного виробництва особливо чистого полікремнію алкоксілановим методом. В основі методу лежить реакція взаємодії металургійного кремнію з етиловим спиртом в присутності каталізатора з одержанням тріетоксісілана і потім моносілана, який є найкращою сировиною для отримання полікремнію високої якості. За нашими оцінками, енерговитрати на одержання 1 кг полікремнію зменшаться в 10 разів у порівнянні з широковідомим і використовуваним Сіменс-методом, а вартість його не повинна перевищувати 20 дол. За 1 кг. Вартість монокремнію, отриманого з такого полікремнію, не перевищуватиме 70 дол. За 1 кг. В даний час ведеться створення дослідного виробництва полікремнію за цим методом, відпрацювання ТЕО на створення великомасштабного виробництва - до 1500 тонн в рік. Треба адаптувати технологію виробництва сонячних елементів для переробки пластин меншої товщини (до 200 мкм), що дозволить отримувати з 1 кг монокремнію більше 1 кв. м сонячних елементів. Необхідно вдосконалювати технологію виробництва сонячних елементів і модулів з метою збільшення середнього ККД до 16% при значеннях технологічних коефіцієнтів - 0,95.
Вирішення цих завдань дозволить зменшити вартість пікового вата потужності в сонячному модулі до 1,3 дол. А вартість вироблюваної такими модулями електроенергії - до 10 центів за 1 кВт-год. Завдання ці цілком реальні, і їх рішення зажадає від 5 до 7 років. Результатом же стане дійсний прорив як в фото-енергетика, так і самої фотоенергетики як галузі економіки в Росії.