Організація виробництва сонячних елементів

Організація виробництва сонячних елементівКлючoві слова
Енергетика та енергоефективність Технології використання нових видів палива, відновлювальних та альтернативних джерел енергії

Опис
Останнім часом відсоток сонячних батарей на ринку альтернативних джерел енергії неухильно зростає.
Однією з переваг використання сонячних батарей є той факт, що фотоелектричні електростанції (ФЕС) екологічно чисті і легко зводяться , завдяки своїй модульній конструкції.
Всі існуючі сонячні батареї засновані на фотоефекті. Основним недоліком таких систем є їх низький ККД (в середньому 15 %).
На сьогоднішній день існує декілька технологій виробництва сонячних батарей. Засновано це на різному поглинанні різними матеріалами сонячного випромінювання. Сонячна енергетика має перспективи свого розвитку і поширення на світовому ринку завдяки відкриттю нового класу матеріалів - наноматеріалів , даний напрямок вивчається провідними науковими групами світу. Зокрема, слід виділити поруваті матеріали - завдяки багаторазовому збільшенню робочої площі пластини (через присутність величезного числа пор на поверхні), очікується значне збільшення ККД сонячних елементів, а також їх інтенсивності поглинання світла, можливості накопичення великих обсягів енергії, більш довгий термін експлуатації (підвищення часу життя пристроїв) .
У рамках даного проекту пропонується виробництво сонячних елементів за кремнієвою технологією, проте, з використанням поруватого кремнію. Крім того , в перспективі метою є створення світлоелементу на основі інших напівпровідників, зокрема фосфіду індію , арсеніду галію , нітриду індію.
Тому, враховуючи класичну технологію виробництва сонячних елементів і запропоновану нами модель підвищення якості, пропонується двоступенева технологія:
1 - отримання пористих шарів кремнію
2 - безпосередньо виробництво сонячних елементів.

Новизна інновації:
Однією з переваг використання сонячних батарей є той факт, що фотоелектричні електростанції ( ФЕС) самі екологічно чисті і легко зводяться, завдяки своїй модульній конструкції. Крім цього, ФЕС характеризує :
- Висока надійність (досі вони є джерелом живлення практично для всіх супутників на земній орбіті , бо працюють без поломок і майже не вимагають технічного обслуговування ),
- Низькі поточні витрати ( завдяки відсутності рухомих частин ФЕС не вимагають особливого догляду),
- Екологічність (це безшумні й чисті модулі , при їх роботі не відбувається спалювання палива),
- Модульність (завдяки цій властивості, ФЕС можуть досягати абсолютно різних розмірів, залежно від потреби в електроенергії),
- Тривалий термін служби (працюють до 30 років),
- Низькі витрати на будівництво (зазвичай ФЕС будують близько до споживача, тобто немає потреби тягнути лінії електропередач на далекі відстані, не потрібно закуповувати трансформатори ),
- Незалежність ФЕС від зміни цін на енергоносії.
Рельєфна поверхня поруватого кремнію ефективна при захопленні фотонів , різко знижує втрати на відбиття світла . Використання тонких шарів поруватого кремнію дозволяє зменшити втрати на відбиття за рахунок збільшення площі поверхні .

Переваги рішення на основі поруватого кремнію :
- Високий ККД (від 20 % і вище);
- Цільовий діапазон преутвореного електромагнітного випромінювання розширюється на всю видиму область , включаючи її довгохвильову частину. Крім того, знижується чутливість сонячних батарей до забруднення поверхні;
- Не вимагає нанесення антивідбиваючого покриття;
- Низька вартість одиниці площі сонячної батареї (забезпечується вартісними параметрами базової технології виробництва поруватого кремнію).

Опис проблеми:
Пошук нових джерел енергії та підвищення ефективності відомих раніше є актуальним завданням сучасної індустрії . Особливу увагу заслуговують безпечні , екологічно чисті види енергії. До такої категорії належать перетворювачі сонячного світла в електрику із застосуванням напівпровідникових матеріалів. У зв'язку з цим на світовому ринку спостерігається посилена робота з розвитку технологій та зниження цін на сонячні батареї. Уряди багатьох країн беруть Програми підтримки сонячної енергетики. В даний час на частку сонячної енергетики припадає 14 % всіх генеруючих потужностей на базі відновлюваних джерел енергії. Ця цифра зростає швидкими темпами. У 2012 році сектор сонячної енергетики залишався найкращим для інвесторів. З 8 млрд. інвестицій в альтернативну енергетику , більше половини було направлено на розвиток сонячних станцій.
За прогнозами Deutsche Bank , з урахуванням оцінок Citigroup Inc , HSBC Holdings Plc , IHS і BNEF , очікується перехід даного сегмента від «субсидованого » до «сталого » у 2013-2014 рр, пояснюючи це приходом «мережевого паритету » в ряді ключових ринків, а також очікуваним підвищенням попиту на тлі більш стабільних цін на полікремній - основної сировини для виробників галузі. Фахівці GlobalData в доповіді « Мережевий паритет для вітрової та сонячної енергетики - погляд у майбутнє та аналіз впливу » стверджують , що стрімко скорочується ціна на енергію сонця до 2017р . буде нижче ціни на електрику , виробленого за рахунок традиційних видів палива.
Нова енергетична стратегія , схвалена українським урядом на початку 2006 року, передбачає, що наша держава практично в чотири рази збільшить використання нетрадиційних джерел енергії з 10,9 млн. т н.е. ( млн. тонн нафтового еквівалента ) у 2005 році до 40,4 млн. т н.е. в 2030 році. Ця ініціатива потребуватиме інвестицій в енергетичний сектор у розмірі близько 60,4 млрд. гривень або ж 7,9 млрд. євро. У 2009 р. український парламент прийняв закон про субсидовані тарифи для електроенергії , виробленої з нетрадиційних джерел, тобто «Зелений» тариф. З 1 січня 2013 року, щоб отримати " зелений тариф " щодо електрики, генерованого з використанням сонячного випромінювання, повинні використовуватися сонячні модулі з часткою сировини українського походження у витратах на виробництво складової, принаймні, 30% і, принаймні 50 %, починаючи з 1 січня 2014 року.

Стадія розробки:
Прототип з успішними лабораторними випробуваннями

Потенційні споживачі, ринки:
Проект розрахований на український, а також світовий ринки. Потенційні споживачі сонячних елементів:
- Заводи з виробництва сонячних батарей (монтаж елементів в готові батареї);
- Підприємства, заводи для забезпечення власних потужностей електричною енергією;
- Приватні сонячні електростанції (особливо актуально для південних і східних регіонів України - установка електростанцій на дахах санаторіїв, баз відпочинку, готелях).