Солнечные батареи можно сделать вдвое дешевле

Сокращение использования одного из наиболее дорогих компонентов кремниевых фотоэлементов позволяет достигнуть снижения цены конечного продукта до 400 долларов за киловатт установленной мощности.

Предложенная Twin Creeks Technologies технология вполне годится для применения в промышленном масштабе. С её помощью уже создано столько фотоэлементов, что их хватит для оснащения действующей 25-мегаваттной гелиоэлектростанции в Сенатобии (Миссисипи, США).

Сива Сиварам, глава компании, отмечает, что традиционный способ изготовления кремниевых фотоэлементов предусматривает нарезку стандартных блоков толщиной в 200 мкм, хотя теоретический нижний порог толщины кремниевых подложек — всего 20–30 мкм. При этом КПД при столь небольшой толщине может быть даже выше, чем при стандартной. Производители мирятся с избыточной толщиной лишь потому, что не умеют изготавливать прочные кремниевые пластины в 20 мкм толщиной.

Чтобы обойти эту проблему, Сиварам предлагает использовать ускоритель заряженных частиц. Подобные подходы уже предлагались, но до практического осуществления дело так и не дошло, потому что ускоритель одновременно должен был обеспечить поток ионов с весьма высокими характеристиками. В бюджетных ускорителях это не выходило, а передовые образцы были слишком дороги. Прогресс последних лет помог решить проблему: по заявлениям разработчиков, их ускорители на порядок эффективнее применявшихся ранее.

В вакуумной камере пучок протонов высокой энергии бомбардирует 3-миллиметровые диски из кристаллического кремния. Вольтаж этих катионов водорода одинаков и рассчитан так, что они проникают на одну и ту же глубину (20 мкм). Как только нужное количество ионов накапливается на заданной глубине, роботизированный манипулятор быстро удаляет кремниевую пластину, помещая её в печь. В ней ионы формируют на глубине своего залегания микроскопические пузырьки водорода, который с повышением температуры расширяется, создавая крошечную сеть трещин на удалении в 20 мкм от поверхности пластины. Получающийся особо тонкий слой «отваливается» от тела 3-миллиметровой заготовки, а с его тыльной стороны подкладывается тонкая и гибкая металлическая подложка, что позволяет полученному фотоэлементу выдержать дальнейшие технологические процедуры.

Поскольку кристаллический кремний, расходуемый в производственном процессе, обычно составляет от 40 до 50% стоимости готовой солнечной батареи, новые солнечные батареи вдвое дешевле самых доступных пластиковых плёночных фотоэлементов, то есть не 800 долларов за киловатт установленной мощности, а лишь 400.

Если реальная себестоимость в массовом производстве удержится на таком уровне, можно будет говорить о настоящей революции. 400 долларов за кВт установленной мощности соответствуют показателям лучших больших ГЭС, непревзойдённых по дешевизне вырабатываемой энергии. Хотя мощность солнечной батареи в реальных, а не идеальных условиях, будет значительно ниже, годовая отдача в солнечных районах может достичь 2 000 кВт•ч на один кВт установленной мощности. При себестоимости электроэнергии на американской газовой ТЭС в 6 центов солнечная батарея окупит себя всего за четыре года, вырабатывая энергию, по стоимости равную газовому конкуренту, пишет Technology Review.