Новые технологии в фотовольтаике сделают солнечную энергетику дешевле и причудливей
Проектная компания «ОрганикСолар», входящая в Северо-Западный Центр Трансфера Технологий, создала фотоэлемент на основе органических соединений. Следующим этапом работы компании станет масштабирование технологии и переход к производству прототипов модулей площадью до 100 cм2.
Разработанные солнечные элементы относятся к третьему поколению солнечных батарей: фотоактивный слой полностью состоит из органических соединений на основе полимерных молекул и нефуллереновых производных. Он готовится в виде раствора, который наносится на любую основу, в том числе гибкую, с различным радиусом кривизны. Таким образом, готовые элементы можно скручивать в рулоны для дальнейшей транспортировки или применять на изогнутых поверхностях. Толщина фотоактивного слоя не превышает 200 нм, что позволяет существенно облегчить вес готовой конструкции и создавать полупрозрачные элементы.
У органических модулей есть ряд преимуществ и по сравнению с другими технологиями тонкопленочной фотовольтаики: они менее подвержены деградации от воздействия солнечного света и окружающей среды, более гибкие и тонкие, не содержат свинца. Производство будет отличаться не только простотой, но и экономичностью: менее одного грамма раствора чернил активного слоя достаточно для покрытия квадратного метра основы. После истечения срока эксплуатации модули могут быть полностью переработаны без ущерба для окружающей среды.
«Целью нашей работы является не только увеличение КПД, но и создание рабочего продукта, который можно запустить в промышленное производство. Это значит, что особое внимание уделяется долговечности элементов, сохранению характеристик при масштабировании, изучению возможностей практического применения, - комментирует Мария Санджиева, инженер компании «ОрганикСолар», - например, свойство полупрозрачности позволяет использовать наши батареи при остеклении высотных зданий, на фасадах и кровлях, а эффективность при рассеянном свете – внутри помещений для питания сенсоров и датчиков «умного дома». При этом фотоэлементы могут иметь различные - самые причудливые - цвета и формы, их можно ставить в любом положении: горизонтально, вертикально или под наклоном».
Расчеты специалистов компании «ОрганикСолар» показывают, что для Санкт-Петербурга потенциал солнечных батарей с использованием органической фотовольтаики составит суммарно за год до 100 кВт/ч с квадратного метра, а для более солнечного Сочи – до 150 кВт/ч с квадратного метра.
Рынок фотовольтаики, интегрированной в поверхности строительных материалов, относительно новый, но в то же время быстрорастущий. По данным исследовательского агентства N-tech, объем мирового рынка BIPB (building integrated photovoltaics) достигнет 5,7 млрд долларов США к 2023 году и удвоится в течение последующих 4 лет. Также крайне перспективен для внедрения технологий органической фотовольтаики рынок извлечения энергии для различных электроустройств.