 Исследователи Массачусетского технологического института, оценивающие солнечные энергетические технологии, пришли к выводу, что широко используемые в настоящее время технологии кристаллического кремния являются эффективными и надежными, и могут быть реально развернуты в больших масштабах, необходимых для смягчения последствий изменения климата к середине века. Но новые фотоэлектрические технологии, в настоящее время разрабатываемые с использованием специально разработанных наноматериалах, могут в один прекрасный день обеспечить значительные преимущества. Они могут быть проще и дешевле в производстве; они могут быть сделаны в виде ультратонких, легких и гибких солнечных батарей, которые легко транспортировать и устанавливать; и он могут предложить уникальные атрибуты, такие как прозрачность, открывая новые приложения, такие как интеграция в окнах или текстиле. Так ни одна технология не предлагает преимущества на всех фронтах, исследователи рекомендуют быстрое расширение существующих систем на основе кремния, продолжая работать на других технологиях для повышения эффективности, снижения использования материалов, и снижения производственных затрат и сложности.
Одним из немногих возобновляемых энергетических ресурсов с низким содержанием углерода, который может масштабироваться для удовлетворения мирового спроса на электроэнергию, является солнечная энергия. Кремниевые солнечные элементы делают хорошую работу в преобразовании энергии солнца в электричество в настоящее время, но справятся ли они с задачей в будущем, когда огромное развертывание солнечных систем будет необходимо для смягчения последствий изменения климата? И какую роль могут сыграть многие другие фотоэлектрические технологии, в настоящее время разрабатываемые в исследовательских лабораториях во всем мире?
Основной задачей исследователей было изучение их энергетического ресурса - солнечного света. Ни для кого не стало сюрпризом, что солнечная энергия имеется в изобилии и вполне равномерно распределена по всему миру. Она различается всего лишь в три раза вокруг густонаселенных районой, и не сильно коррелирует с экономическим богатством. В отличие от этого, ископаемые виды топлива, уран, и подходящие места для гидроэнергетики в значительной степени являются сконцентрированными, создавая потенциальную напряженность между имущими и неимущими. Солнечный свет, таким образом, является гораздо более «демократичным» ресурсом.
И мир начинает пользоваться этим. Более 1 процент от общего глобального электричества в настоящее время обеспечивается солнечной энергией. В Соединенных Штатах развертывание солнечных установок растет темпами, значительно превышающими прогнозы, сделанные экспертами всего пять лет назад.
Около 90 процентов текущего солнечного развертывания основано на кристаллических кремниевых солнечных элементов - технологии, которая использовалась на протяжении многих десятилетий и до сих пор улучшается. Эта эффективная, надежная технология может достичь необходимого крупномасштабного внедрения без крупных технологических достижений.
Но ее трудно сделать более дешевой. В солнечной энергетике затраты делятся на две категории: стоимость солнечного модуля (панели, состоящей из нескольких солнечных батарей, проводки, стекла, материалов инкапсуляции и каркаса) и системы баланса, которая включает в себя аппаратные средства, такие как инверторы и провода, плюс труд по установке, разрешение, взаимосвязь с сеткой, инспекции, финансирование и тому подобное. С 2008 года, стоимость модуля снизилась на 85 процентов, но стоимость баланса системы не изменилась вообще.
Снижение затрат на систему баланса не является простым в случае с кремнием. Кремний не очень хорошо поглощает солнечный свет, поэтому необходим толстый и хрупкий слой необходим, чтобы сделать работу, и удерживать его от растрескивания - что требует его монтажа его на тяжелый кусок стекла. Поэтому кремниевый модуль является жестким и тяжелым – и все это повышает стоимость баланса системы. Следовательно, будет необходим элемент, который работает таким же образом, но при этом является более тонким, гибким и легким в транспортировке и установке.
Исследовательские группы по всему миру в настоящее время работают над созданием подобного элемента. Они начинают не с кремния, а с различных и более сложных наноматериалов, которые могут быть специально разработаны для того, чтобы захватить солнечную энергию и преобразовать ее в электричество.
|
