В сентябре 2017 года в России заработала первая солнечная электростанция, выполненная на базе новейших гетероструктурных модулей, разработанных и изготовленных здесь же - в России. Эта солнечная электростанция, мощностью 20 МВт, расположена на территории Майминского района Республики Алтай.
С запуском данного объекта Россия встала в один ряд с Японией и Кореей, которые уже успели внедрить сие новшество в сферу широкого промышленного производства электроэнергии. Строительство объекта инвестор и подрядчик в лице группы компаний «Хевел» сумели завершить менее чем за четыре месяца, начав строительство в конце весны, и еще до наступления зимы полностью завершив и сдав объект в эксплуатацию.
Группа компаний «Хевел» со штаб-квартирой в Москве, является совместным предприятием ГК «Ренова» и АО «Роснано», основанным в 2009 году. Это крупнейшая российская компания в отрасли солнечной энергетики. Завод по производству солнечных модулей «Ховел» расположен в г.Новочебоксарск Чувашскаой Республики, а в Санкт-Петербурге расположен «Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике» - единственная в России профильная научная организация, серьезно занимающаяся исследованиями и разработками в области солнечной энергетики.
В чем же состоит особенность нового подхода к производству солнечных электростанций и каковы его перспективы? Давайте попробуем разобраться.
Главная изюминка проекта — уникальная гетероструктурная технология производства кремниевых фотоэлектрических преобразователей (солнечных элементов) на базе кремния, обладающих КПД более 22%. Завод в Новочебоксарске уже успешно реализует выпуск солнечных модулей нового поколения, отличающихся еще и более широким температурным диапазоном, чем традиционные поликристаллические элементы.
Эксперты компании постоянно улучшают и продолжают совершенствовать рецептуру, так им уже удалось повысить КПД солнечных модулей. Кстати во втором квартале 2017 года производственная линия качественным образом была модернизирована. Стоит отметить, что непосредственно технология создания гетероструктурных модулей была запатентована НИЦ «Хевел» в 2016 году.
С практической точки зрения технология гетероструктур дала ошеломляющие результаты уже на этапе первых экспериментов: в то время как мощность обычных тонкопленочных фотоэлементов составляет 125 Вт, гетероструктурный элемент даст почти 300 Вт с батареи той же площади.
Очень эффективное преобразование солнечной энергии в электричество, ибо КПД более 20% у батарей промышленного производства — это уже не шуточный результат, тем более сейчас это уже не просто лабораторный экспериментальный единичный образец, а выпускаемый на линии продукт.
При всем при этом стоимость производства в 1,5 раза меньше чем у обычных кремниевых ячеек, благодаря уменьшению толщины напыляемых рабочих слоев. У обычных элементов на стекло наносился аморфный кремний толщиной 300 нм плюс микрокристаллический слой в 700 нм, а у новых элементов — наносимые слои имеют толщину максимум 7 и 20 нм соответственно. Почувствуйте разницу.
Высокоэффективные элементы с КПД до 27% на протяжении нескольких лет целенаправленно разрабатывала группа ученых из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН. По мнению заместителя директора ООО «Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ имени А.Ф. Иоффе» Евгения Терукова, в России достаточно солнца, чтобы использовать его в качестве эффективного возобновляемого источника энергии, что бы не говорили скептики. Тем более в рамках реализации постановления правительства от 28 мая 2013 г. за № 449 «О механизмах стимулирования использования возобновляемых источников энергии на оптовом рынке электрической энергии и мощности».
Сегодня завод в Новочебоксарске работает с усовершенствованной российскими учеными швейцарской технологией. В 2010 году специально созданному ООО «Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф.Иоффе» была поставлена задача совершенствовать тонкопленочные солнечные элементы, повышать их эффективность. Так ученые подняли КПД обычных тонкопленочных элементов с 8 до 10% и продолжали его повышать, параллельно работая над более перспективным проектом — разработка эффективных элементов на базе развития идеи гетероконтакта между аморфным и кристаллическим кремнием.
Российские ученые взяли за основу наработки прошлого, и приступили к их совершенствованию, направленному на реализацию новшества у себя на заводе: они заменили диффузию и имплантацию в создании p-n-перехода — на осаждение аморфного кремния нанотолщины поверх кристаллического кремния плазмохимическим путем. В итоге, гетероконтакт аморфного и кристаллического полупроводников дал КПД, достигающий 25%, то есть вдвое превзошел традиционные тонкопленочные кремниевые солнечные элементы!
Вместо больших стекол, как это происходит с тонкопленочными элементами, в реактор кладутся кремниевые пластинки, на которые осаждается последовательно слои: аморфного кремния, сплава индия и оксида олова, затем токосъемники, после чего происходит отжиг. Полученные фотоэлектрические гетероструктурные модули имеют нижнюю границу КПД 20%, однако принципиальный потенциал — 27%.
Как видим, перспективы касательно солнечных электростанций на гетероструктурных модулях для России вполне позитивны. Тем более, до 2020 года необходимо по плану ввести в эксплуатацию на территории страны до 1,5 ГВт «солнечной» электроэнергии. В ближайшие два года группа компаний «Хевел» (по состоянию на октябрь 2017) возведет в Астраханской области три солнечные электростанции общей мощностью 135 МВт: на 15 МВт и две по 60 МВт.
