Главная > Разное > Солнечные элементы: Теория и эксперимент
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

4.7. ЭКОНОМИКА И НОВЫЕ ИДЕИ

Для широкого использования фотоэлектрического метода преобразования солнечной энергии в наземных условиях необходимо дальнейшее снижение стоимости солнечных элементов, которое можно достичь за счет решения проблем по следующим направлениям: исходные материалы; очистка; технология; новые идеи.

Первые три из них относятся в основном к опыту промышленного производства, где достижение достаточно больших объемов выпуска — критический фактор снижения цены. По этой причине министерство энергетики США и Европейское экономическое сообщество (ЕЭС) специально стимулировали исследования и разработки в области фотоэлектрического преобразования энергии, в частности создание заводов по производству солнечных батарей и проведение демонстрационных испытаний в полевых условиях, что уже само по себе расширяло рынки сбыта солнечных элементов. Новые идеи, несмотря на их непредсказуемость, могут привести к еще более значительному снижению цен.

Перспективу снижения цен на кремниевые солнечные элементы можно наглядно продемонстрировать зависимостью стоимости единицы генерируемой или пиковой мощности от объема производства солнечных элементов, характеризуемого суммарной мощностью (рис. 4.28).

Рис. 4.28. Зависимость стоимости единицы генерируемой пиковой мощности от объема производства солнечных элементов

Применение солнечных элементов в электронных калькуляторах на несколько порядков снизило их стоимость (кривая с 70%-ным наклоном на рис. 4.28), однако пока не создано такого элемента, цена которого упала бы на 6—9 порядков, т. е. до уровня, необходимого для широкого применения солнечного фотоэлектричества. Сплошной кривой на рис. 4.28 отмечены результаты, указывающие на фактическое снижение стоимости кремниевых солнечных элементов за 25-летний период, а пунктирной — перспектива снижения цен, на которую рассчитывают в результате завершения соответствующих программ, выполняемых под эгидой министерства энергетики США. Эти программы начали финансироваться с 1972 г. и, как это следует из рис. 4.28, весьма успешно выполняются. Политика министерства энергетики США основана главным образом на стимулировании новаторских направлений, могущих привести к существенному снижению цен, и это проявляется в финансировании как фундаметальных, так и прикладных исследований в различных областях фотоэлектрического преобразования солнечной энергии с помощью элементов как из кремния, так и из многих других, менее известных материалов. Цель зтих программ состоит в том, чтобы цена солнечных элементов обеспечила возможность широкомасштабного использования фотоэлектричества в составе общей электроэнергетической системы США на уровне около 30% к 2000 г. Это эквивалентно экономии миллиона баррелей нефти в день!

На фоне все возрастающего понимания, что энергетические и сырьевые ресурсы не неисчерпаемы, появились новые аспекты проблемы. Например, в какие сроки возвращается энергия, затрачиваемая на изготовление энергетических систем, использующих солнечные элементы (или любых других энергетических систем) [Lindmayer, 1978b] Имеется ли достаточное количество сырья для достижения запланированного вклада в общий энергетический баланс? Ответы на эти вопросы базируются главным образом на опыте, приобретенном при производстве и использовании кремниевых солнечных элементов.

Хотя сам кремний имеется в достаточном количестве и дешев, требующиеся для очистки кремния энергия и другие сырьевые материалы приводят к его удорожанию (как это следует из рис. 4.2). В этой связи предприняты значительные усилия в поиске более дешевых способов очистки Si. При этом крайне важно определить ту степень очистки, которая необходима

для кремния, идущего на изготовление солнечных элементов, а именно какими примесями можно пренебречь, а какие существенно влияют на эффективность фотоэлектрического преобразования солнечной энергии [Wakefield е. а., 1975; Hill е. а., 1976; Davis е. а., 1978]. Так в результате интенсивных исследований, проведенных фирмой Dow-Corning, были выбраны 20 из 150 возможных химических реакций для производства Si [Hunt, 1975].

Цена пластин Si составляет относительно малую долю полной стоимости батареи. Поэтому другие исследования сконцентрированы на проблеме снижения себестоимости технологических процессов за счет автоматизации [Ralph, 1975], изготовления контактов методами шелкографии [Ralph, 1975; Frisson е. а., 1978] и использовании ионной имплантации с последующим лазерным отжигом для получения тонких диффузионных слоев [Kirkpatrick е. а., 1978; Muller е. а., 1978].

Из ряда исследований, посвященных выяснению влияния технологии на ценообразование, следует, что при больших масштабах производства с использованием технологий 1978-1980 гг. возможная стоимость батарей снизится [Grenon, Coleman, 1978; Carbajal, 1978]. Проведен подробный анализ ценообразования для широкомасштабного (20 МВт/год) изготовления солнечных кремниевых батарей наземного применения [Rickler е. а., 1978].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление