Квант солнечные панели: Солнечные батареи Квант КСМ

Солнечные батареи в России: производство и производители

Альтернативная энергетика становится все более популярной и востребованной, в том числе и в нашей стране. Однако до недавнего времени солнечные батареи в России были представлены в основном продукцией американских, китайских и немецких компаний. Тем не менее, за последние годы ситуация достаточно ощутимо изменилась и отечественные производители начали завоевывать рынок, в том числе и международный.

На сегодняшний день в России существует несколько крупных компаний, производящих солнечные модули. Причем два из них, «Солнечный ветер» и «СоларИннТех», предлагают и готовые типовые решения для независимых гелиосистем. Остальные же специализируются только на производстве и реализации фотопанелей.

Качество всех модулей примерно одинаково и фактически не уступает импортным аналогам. Стоимость же модулей может варьироваться в зависимости от того, какую ценовую политику ведут заводы и какие комплектующие они используют. Также цены на солнечные батареи российского производства зависят от наличия у фирмы собственных производственных линий. Иными словами, от того, производит ли компания сама исходные элементы или же занимается лишь сборкой, закупая исходники за рубежом.

«Квант» (г. Москва)

НПП «Квант» занимается не только производством, но и разработкой солнечных модулей. Это единственная фирма среди российских производителей, изготавливающая продукцию для космической отрасли. Модули «Квант» устанавливаются на орбитальных спутниках и космических станциях, что лишний раз подчеркивает качество изделий и потенциал предприятия.

Также «Квант» выпускает принципиально новые решения и для бытового использования, в частности складные фотобатареи, панели на струнных или сетчатых подложках и солнечные батареи с двусторонней поверхностью. Продукция предприятия отличается привлекательной стоимостью в сочетании с очень высокими удельными энергохарактеристиками и минимальной деградацией в ходе эксплуатации.

«Солнечный ветер» (г. Краснодар)

Российские солнечные батареи от компании «Солнечный ветер» — одни из немногих, известных за рубежом (марка Solar Wind признана на международном рынке). У предприятия есть имеются собственные производственные мощности, в работе используются главным образом импортные комплектующие.

Причем «Солнечный ветер» предлагает не только отдельные гелиомодули, но целые готовые проекты независимых домашних энергостанций. В активе компании – множество успешно выполненных проектов, причем как в России, так и в других странах.

«Телеком-СТВ» (г. Зеленоград)

Это предприятие занимается производством фотоячеек и солнечных батарей, а также разрабатывает и изготавливает оборудование для их выпуска. Кроме того, фирма проектирует и монтирует солнечные электростанции автономного энергоснабжения. На счету фирмы целый ряд запатентованных технологий и инженерных решений, которые активно реализовываются в гелиомодулях.

Причем компания выпускает не только бытовые энергосистемы, она также разрабатывает проекты для городской инфраструктуры. К примеру, автономное освещение парков, придомовых территорий и т.д.

Рязанский ЗМКП (г. Рязань)

На заводе металлокерамических приборов, расположенном в Рязани, разрабатывают и производят широкий спектр солнечных модулей, а также сопутствующую электронику. Фирма выпускает инверторы и контроллеры, использование которых необходимо в гелиостанциях. В ассортименте компании представлены солнечные батареи на монокристаллах мощностью 8-100 Вт. Они устанавливаются в бытовых системах и на объектах городской инфраструктуры.

Выпускает предприятие и мини-панели мощностью 3,5-5 Вт для портативных зарядок и мелкой электроники. Продукция этого завода очень доступна, купить ее можно по вполне демократичным ценам.

«Хевел» (г. Новочебоксарск)

Это предприятие занимается главным образом сбором солнечных батарей. Специализируется оно на работе с тонкопленочными изделиями и функционирует под эгидой ГК «РосНано» и «Ренова». Фотомодули выпускаются по швейцарской технологии Micromorph (на базе аморфного кремния). Патент на эту технологию принадлежит компании Oerlikon Solar.

Кроме того, «Хевел» выступает соучредителем расположенного в Санкт-Петербурге научно-технического центра. Этот центр входит в проект «Сколково». На базе центра созданы экспериментальные производственные мощности, предназначенные для обкатки технологий. При успешной реализации они внедряются на линиях «Хевел». Главная особенность этого производства – использование нанотехнологий и микрокремния.

«Сатурн» (г. Краснодар)

Предприятие «Сатурн» разрабатывает и производит фотомодули на пленочных, струнных, металлических и сетчатых каркасах. Кроме того, в активе фирмы – собственная запатентованная технология изготовления кремниевых фотоячеек. Российские солнечные батареи «Сатурн» выпускаются на германиевых подложках и многопереходных арсенид-гелиевых элементах. Благодаря этому они отличаются достаточно высоким КПД.

«СоларИннТех» (г. Зеленоград)

Фирма разрабатывает и выпускает солнечные модули и контроллеры заряда, занимается проектированием автономных гелиосистем. Продукция компании предназначена и для бытовой сферы, и для городской инфраструктуры (уличное освещение, парки, дворы и т.д.). Кроме того, предприятие реализует и комплектующие для солнечных батарей и автономных систем.

Электричество — главное топливо в космосе

Почему электромобили, которые уже давно развиваются, с таким трудом завоёвывают признание, а почти все космические аппараты, исследовательские зонды, спутники, даже марсоходы в качестве топлива используют исключительно электричество?

Француз Эдмунд Беккерель первым заметил, что свет может переходить в форму электроэнергии. Произошло это в 1839 году, когда Беккерелю исполнилось 19 лет. Впоследствии другие ученые нашли взаимосвязь между светом, материалами и электричеством. Одним из них был Альберт Эйнштейн. В 1905 году, когда ему было 26 лет, он объяснил, как атомы попадают в электромагнитную радиацию (такую как свет) и затем отдают электроны. Этот процесс называется фотоэлектрическим эффектом. Эйнштейн получил Нобелевскую Премию за работу над этим вопросом в 1921 году.

Первые солнечные батареи, которые используются в мире и по сей день, изобрёл Рассел Охл. Он работал инженером в одной из лабораторий в Нью-Джерси. Его фотоэлементы изготавливались из силикона (силикон — он же кремний — может добываться из песка и некоторых пород камня). Он назвал свое изобретение «Светочувствительное электрическое устройство». Заявку на патент Охл подал в 1941 году, а первую солнечную панель, которая могла производить электроэнергию, достаточную для работы простых домашних электрических устройств, его фирма запустила в производство лишь в 1954 году. И почти сразу солнечные панели начали активно использовать в космических целях.

Николай Лидоренко возглавлял Научно-производственное предприятие «Квант» (Элементный электро-гальванический институт) с 1950 по 1984 год. В 1950 году к нему обратился Сергей Королев, работавший над ракетой Р-2. Были созданы автономные системы энергообеспечения для ракеты Р-2, а впоследствии и для Р-5. 4 октября 1957 года был произведен успешный запуск первого в мире искусственного спутника Земли. Автономная системы энергопитания спутника была разработана Лидоренко.

Второй советский спутник был запущен с собакой Лайкой на борту. Системы, созданные под руководством Лидоренко, обеспечивали жизнедеятельность на спутнике с множеством источников тока различного назначения и конструкции.

В этот период Лидоренко пришел к пониманию возможности использования бесконечного источника питания — солнечного света. Солнечная энергия преобразовывалась в электрическую с помощью фотоэлементов на основе кремниевых полупроводников. Именно этот источник — солнечные батареи — был основным и практически бесконечным источником энергии для третьего советского искусственного спутника Земли — автоматической орбитальной научной лаборатории, весившей около полутора тонн. Стоит ли говорить о том, что и 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин совершил исторический полёт на космическом корабле, электрооборудование которого было подготовлено специалистами НПО «Квант»?

Важнейшим этапом деятельности Н. Лидоренко было создание систем энергообеспечения пилотируемых орбитальных станций. В 1973 году на орбиту была выведена первая из таких станций — станция «Салют» — с огромными крыльями солнечных батарей. Это было важным техническим достижением специалистов «Кванта». Солнечные батареи были составлены из панелей из арсенида галлия. Во время работы станции на освещенной Солнцем стороне Земли избыток электроэнергии переводился в электрические аккумуляторы, и эта схема давала практически неиссякаемое энергоснабжение космического корабля.

Успешная и эффективная работа солнечных батарей и основанных на их использовании систем энергообеспечения на станциях «Салют», «Мир» и других космических аппаратах подтвердила правильность стратегии развития космической энергетики, предложенной Н. Лидоренко. В 1982 году за создание систем космической энергетики коллектив НПП «Квант» был награжден Орденом Ленина.

Из фотонов можно «лепить» объекты, как из пластилина / Наука / Независимая газета

Световые импульсы становятся рутинным инструментом исследований

Распространение световых импульсов. Иллюстрация Physorg

Согласно одной из гипотез, большая пирамида Хеопса-Хуфу служила для… производства водорода, который устремлялся в ионосферу. И это генерировало свет наподобие света приполярных областей. Водород получали разложением – электролизом – воды между двумя электродами, при этом газ скапливался на катоде, а кислород, как более тяжелый, «стекал» по наклонному ходу вниз. Светился, конечно же, не сам h3, а легко отдаваемые им электроны. Получалось нечто вроде пушек электронного микроскопа и телевизионной трубки.

Электроны легко возбуждаются, переходя на более высокий энергетический уровень, после чего быстро релаксируют, испускают фотон с большей длиной волны и возвращаются на исходный (ground) уровень. Наноинженеры и компьютерщики склонны утверждать, перефразируя старый трюизм, что свет всему голова, поскольку фотоны имеют несомненные преимущества перед электронами.

Так, кванты света не взаимодействуют друг с другом и очень слабо с веществом, в результате в отличие от электронов не генерируют паразитического тепла, из-за которого электронные устройства нельзя сделать толщиной с бумажный лист. К тому же фотоны распространяются со скоростью света, чего не скажешь об электронах.

Неудивителен поэтому интерес к сообщению, пришедшему из Университета Вандербилта в Нэшвиле (США). Там фемтосекундные импульсы света (10–15 с) с длиной 1550 нанометров (нм) совместно с импульсами 1670 нм «сводились» на вкраплениях диоксида ванадия VO2. В результате были получены более медленные – в тысячу раз – пикосекундные «вспышки» света (10–12 с). По мнению американских исследователей, это свидетельствует о возможности сверхбыстрой передачи данных и соответственно создании следующего поколения суперкомпьютеров. Свою статью «Субпикосекундное время ответа гибридного VO2: силиконовый волновод с длиной волны 1550 нм» ученые опубликовали в журнале АОМ. Преимуществом нового подхода является использование света на кремниевой подложке, поэтому промышленности не придется перестраивать наработанную десятилетиями «силиконовую долину».

Кремниевые и иные разработки позволили также создать относительно эффективные солнечные панели, которые можно купить за приемлемую цену. Но КПД солнечной энергетики весьма далек даже от эффективности примитивных одноклеточных водорослей, улавливающих свет в разных диапазонах (поэтому одни водоросли красные, а другие зеленые).

В Университете Райса, что в Хьюстоне (США), создали многофункциональный 2D-пленочный наноматериал на основе селенидов индия и сурьмы, две стороны которого имеют различные свойства в зависимости от поляризации внешнего электрического поля. Авторы статьи «Гетеробислой с ферроэлектрическим переключением» в издании ACS полагают, что таким образом можно строить стабильную память, не подверженную действию внутренних полей. Производство нового материала облегчается тем, что его пленки удерживаются лишь слабыми вандервальсовыми силами, поэтому легко «слущиваются», что способствует автоматизации процесса.

В журнале Nature опубликована статья исследователей из университетов Орегона, Хьюстона и Центральной Флориды в г. Орландо, задавшихся целью «исправить» металлические электроды, которые банально ржавеют. Для этого они предложили анод из металла переходной группы с нанесенным на него цинком. Новые цинк-марганцевые аноды выдержали тысячу циклов в агрессивной морской воде в качестве электролита. 

Трекеры — системы ориентации солнечных батарей

НПП «Квант» — ведущее предприятие в области создания средств автономной энергетики в России и за рубежом, решившее первыми в мире задачу энергетического обеспечения космических полетов.

Основным направлением деятельности НПП «Квант» является разработка методов прямого преобразования различных видов энергии (химической, солнечной, тепловой) в электричество и создание на их основе автономных источников электропитания, широко используемых в космосе, в различных областях наземного производства и специальной технике. Наш корреспондент беседует с генеральным директором НПП КВАНТ Плехановым С.И.

Плеханов Сергей Иванович — генеральный директор ОАО «НПП «Квант», родился 9 августа 1953 года в селе Бемыж Кизнерского района Удмуртской АССР. После окончания в 1976 году Ижевского механического института по специальности «Производство летательных аппаратов» он пришел на работу в НПО прикладной механики (г. Железногорск). Работал инженером, ведущим инженером, инженером-конструктором 1-й категории. С 1995 года находился на руководящих должностях в АООТ «Сервисаэроконтроль», ОАО «Северный воздушный мост», ОАО «НПО ПМ-Развитие», ФГУП «НПО ПМ имени академика М.Ф. Решетнёва», ГП НПО «Геофизика», ОАО «ИСС» имени академика М.Ф. Решетнёва, часто выполняя функции антикризисного управления предприятиями в сложные для космической отрасли годы. С 2010 г. генеральный директор ОАО «НПП «Квант».

AEnergy: Сергей Иванович, в мире бушуют экономические кризисы. В общественном сознании солнечная энергетика — дорогое удовольствие для богатых стран. Вы считаете своевременным разговоры о развитии солнечной энергетики?

Плеханов С.: Человечество почему-то, несмотря на кризисы, упорно возвращается к идее возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Мировые инвестиции в ВИЭ достигли уровня 260 млрд долл. в 2011 г., что почти в пять раз больше 53,6 млрд долл., которые были потрачены в 2004 г. Если исключить версию «экономического мазохизма», присущего всем финансово-политическим элитам развитых стран, то приходится признать, что мы имеем дело с длительной, осмысленной программой, своеобразным «Манхэттенским проектом», осуществляемым целой группой стран.

АЕ: И каков результат этой мировой программы?

ПС: По данным Европейской ассоциации фотовольтаической индустрии (EPIA) в 2011 г. во всем мире было подключено около 28 ГВт новых солнечных станций. Суммарная установленная мощность всех станций в мире достигла 67,4 ГВт. Существующая программа предполагает достижение 20% выработки всей эл.энергии из ВИЭ в 2020 г. в 20 странах ЕС. Германия намерена вложить 1,848 трлн долл. до 2030 г. в развитие ВИЭ, сообщает информационная служба Всемирной ядерной ассоциации (WNA). Германия запланировала в течение нескольких лет осуществить «энергетическую революцию», в результате которой в центре новой системы электроэнергетики окажутся технологии возобновляемой энергетики. К 2020 г., за два года до полного закрытия своих атомных станций, Германия хочет сократить выбросы парниковых газов на 40%, удвоить число возобновляемых источников энергии, чтобы вырабатывать 35% электричества в стране, и сократить основное потребление электроэнергии на 20%.

АЕ: но ведь солнечная энергетика действительно дорога — солнечный кВТ·ч дороже традиционного, и правительства дотируют эту разницу, тратя на это большие суммы?

ПС: Боюсь, скоро нам придется расстаться с этим устойчивым мифом. Если сегодня конечная стоимость «под ключ» 1 Вт в крупной солнечной станции составляет 2.5-2.8 €/Вт, то в 2020 г. она составит 0.9-1.5 €/Вт, а в 2030 г. — около 0.7 €/Вт. Стоимость выработанного этой станцией эл.энергии составляет 0.29-0.15 €/кВт·ч, к 2020 г. — составит 0.07-0.17 к€/Вт·ч, а к 2030 — 0.04 €/кВт·ч. 2011 г. принес революционные изменения в стоимости солнечной энергетики, Установившиеся в 2011 г. цены на 1 Вт в модуле в диапазоне 1,00 — 1,10$ означают почти 40% понижение цен по сравнению с уровнями в 1,80$ в первом квартале 2011 г. А это значит, что реальная динамика снижения стоимости солнечной энергии превзойдет приведенные прогнозы. Равенство стоимости «солнечного» киловатта и «традиционного» в некоторых районах мира будет достигнут уже в текущем году. В целом же, разными сценариями предполагается, что к 2020 г. в мире будет установлено 350-600 ГВт «солнечных» мощностей, которые будут вырабатывать 100-400 КВт·час электрической энергии, а к 2030 г. — 1080–1800 ГВт, которые будут вырабатывать 200-1400 КВт·ч электрической энергии. Это означает, что доля «солнечного» электричества в общемировой выработке эл.энергии уже к 2020 г. составит 4-7%, а в Европе 12%.

АЕ: И все же — единицы или даже несколько десятков процентов от общего количества мировой выработки… Важно ли об этом говорить именно сегодня?

ПС: А если говорить о новых построенных мощностях — то из 55 ГВт новых мощностей, которые были введены в действие в ЕС в 2010 г., то мы обнаружим, что более 40% — 22.7 ГВт приходятся на ВИЭ. Это уже серьезно. Это четкое определение вектора развития и опасно не замечать нового. Вспомните школьный учебник с лягушкой в воде, которая начинает нагреваться… Она плохо кончила.

АЕ: А разве для широкого внедрения не следует подождать развития новых, более совершенных технологий преобразования солнечного света в электричество? Это еще одно распространенное мнение…

ПС: Важно понять, что все эти прогнозы базируются на вещах, которые сегодня реально существуют, Это освоенные промышленностью солнечные элементы на базе кремния, CdTe, CIGS, GaAs/Ge, существующие аккумуляторы, инверторы и прочее. Конечно, технический прогресс будет стремительно продолжаться также, как и предыдущие 30 лет, но нет необходимости ждать появления новых, невиданных сегодня технических решений. Существующие сегодня решения уже формируют завтрашнюю энергетику и открывают сегодня «окна возможностей». Например, сегодня ученые в разных частях мира проводят моделирование параметров глобальной солнечной энергетической системы. Предлагается создать глобальную энергосистему из солнечных станций, равномерно расположенных в экваториальном поясе Земли таким образом, чтобы часть станций всегда находилась на дневной стороне Земли. Все электростанции должны быть соединены линией электропередачи с малыми потерями. При моделировании КПД солнечных станций принимался равным вполне реалистичным сегодня 25%. Такая глобальная солнечная энергетическая система генерирует электрическую энергию круглосуточно и равномерно в течение года в объеме 17300 ТВт·ч/г., превышающем современное мировое потребление электрической энергии. Начало функционирования глобальной солнечной возможно 2050 г. В результате реализации проекта доля солнечной энергетики в мировом потреблении электроэнергии может составить 60-70%, а выбросы парниковых газов будут снижены в 10 раз.

АЕ: Не стало ли это наивными мечтаниями после череды революций «арабской весны»? «Sunbelt» — самые солнечные районы мира — они же и самые политически нестабильные…

ПС: Возможно, сегодня, да. А через 30 лет? Опасно сегодняшние реалии распространять в будущее. Профессор Eicke Weber (глава Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, во Фрайбурге) напоминает, что в 1850 г. треть ВВП США обеспечивалось производством китового жира. Он был тогда единственным жидким горючим материалом и играл, например, огромную роль при освещении помещений. Спустя всего десять лет эта отрасль экономики была буквально стерта с лица земли, поскольку появились другие решения.

В качестве прообраза упомянутой системы уже в середине 2012 г. в Марокко планируется завершение первого этапа строительства солнечного проекта под названием Desertec Initiative, в ходе которого предполагалось использовать солнечную энергию пустыни Сахара. Электростанция в Марокко — сооружение стоимостью 822 млн долл., занимающее площадь в 19,24 км², и вырабатывающее 150 МВт электроэнергии в год. Общая установленная мощность всех этапов стоимостью 2,8 млрд. долл. составит 500 кВт. Полностью электростанцию планируется построить к 2050 г. Кроме того, есть не менее солнечные, но стабильные Австралия, Калифорния.

АЕ: Зачем еще надо развивать солнечную энергетику?

ПС: Это целый «пазл» взаимозависимых и взаимодополняющих соображений. Элиты развитых стран понимают, что солнечная промышленность — сильный мотор для технической, технологической, экономической модернизации. Государство, развивающее солнечную промышленность, получает в качестве «бесплатного бонуса» лидерство в электронике, военной технике и др. жизненно важных для интересов государства областях. Министерство обороны США существенно увеличивает расходы на альтернативные источники энергии — к 2030 г. они превысят 10 млрд долл. в год. Ежегодные военные расходы на экологически чистую энергетику с 2006 по 2009 г. уже выросли на 300%, с 400 млн долл. до 1,2 млрд долл.

В 2010 г. Пентагон потратил на энергию, в т.ч. на обеспечение военных баз,15,2 млрд долл. Согласно данным Pew Charitable Trusts, американская армия потребляет более 47 млн л нефти в сутки, что выше ежедневного потребления энергии Грецией. Но уже к 2025 г. планируется 25% этого количества получать из возобновляемых источников.

Второе соображение — солнечная энергетика — крупный работодатель. Благодаря развитию альтернативной энергетики, в последние годы в Германии создано более 300 тысяч новых рабочих мест. Солнечная энергетика может обеспечить работу, как высококвалифицированных кадров (планирование, менеджмент, научные разработки), так и просто квалифицированных рабочих (установка, серийное производство). К 2030 г. в мире возможно создание 2.6 — 3.5 млн рабочих мест/год в фотоэнергетике.

АЕ: А есть какие-либо еще «земные» сегодняшние причины, по которым надо развивать солнечную энергетику?

ПС: — как только фотоэнергетика стала пробивать себе дорогу в мир «большой» электроэнергетики, вскрылись проблемы, присущие традиционной электроэнергетике. Огромная проблема традиционной электроэнергетики заключена в неравномерном графике нагрузки, как суточном, так и годовом. Мощность электросети должна рассчитываться на часы «пик», а в остальное время энергия остается невостребованной. Современная «турбинная» электроэнергетика не обладает гибкостью. Турбины нельзя включать и останавливать когда угодно. Это приводит к необходимости существенного завышения общих мощностей. В фотоэнергетике проблема усугубляется еще и 100%-ной (ночь-день) вариацией мощности. Но сложение двух «минусов» при использовании в единой энергосистеме дает неожиданный «плюс». В крупных странах уже сегодня возможно использование комбинированной электросети, в которой потребители электроэнергии распределены по часовым поясам, в результате чего энергия передается в те районы, где наступает пик потребления из тех районов, где светит яркое солнце. Контуры такой единой «умной» энергосистемы, созданной без избыточных мощностей, сегодня только прорабатываются, но они видны.

АЕ: Солнечная энергетика в массовом сознании ассоциируется с жаркими странами. Россия — пасмурная страна…

ПС: Давайте попробуем отказаться от взгляда жителя Москвы или Санкт-Петербурга. Во-первых, в России есть свой «sun-belt» — цепочка районов, перспективных с точки зрения солнечной инсоляции (Северный Кавказ, Сибирь, Дальний Восток). Заметим, что эти же районы крайне важны для государства по целому ряду других причин. Для их развития просто напрашивается отдельная программа… Во-вторых, солнечная энергия может быть востребована в достаточно неожиданных проявлениях. Так, американские ученые из Университета Арканзаса предложили в 2011 г. использовать солнечную энергию для защиты взлетно-посадочных полос от замерзания — крайне актуальный вопрос для аэропортов Сибири. В настоящее время система представлена в виде образца двухслойного участка взлетно-посадочной полосы. Нижний слой представляет собой монолитную плиту размером 6,1 на 7,3 м из непроводящего тепло бетона. Верхний слой состоит из двенадцати панелей, каждая из которых имеет размеры 1,2 на 3 м. Расположенная рядом установка с фотоэлектрическими элементами преобразует солнечный свет в энергию, сохраняет ее в аккумуляторах, а затем подает питание на электроды, встроенные в теплопроводящие панели. Результаты первых испытаний системы показали, что теплопроводящие бетонные панели во много раз быстрее растапливают лед, чем это можно сделать с помощью существующих сегодня методов.

АЕ: Что все это означает для России, в которой доля солнечной энергетики сегодня составляет доли процента?

ПС: Представляется, что сегодня окружающая нас действительность создала «окно возможностей», которого не было еще 5 лет назад. Это означает, что подходы к развитию энергетики (и экономики в целом) надо пересматривать сегодня. В будущем мире не нужно будет столько стали для газо-и нефтепроводов, а также турбин. Но нужны будут кремний, германий, стекло, индий. Это определяет изменения и в структуре экономики и в рынке труда. Нужны будут физики, технологи, специалисты-монтажники. Когда мы говорим о 25 млн. рабочих мест, которые нужны завтрашней России, мы должны понять, что эти рабочие места нужны для завтрашней структуры энергетики и экономики. И еще один важный вывод. В 2009 г. распоряжением Правительства РФ были утверждены «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года», в которых устанавливаются что объем производства электрической энергии с использованием ВИЭ в 2020 г. должен достичь 4,5% . В свете вышесказанного, представляется, что это не ориентир развития, а скорее дезориентация. Создаваемый рынок альтернативной энергетики — огромный мировой рынок. Это новые десятки и сотни миллионов рабочих мест. Неучастие в этом процессе России лишает ее необходимых рабочих мест. Мы остаемся вне гонки за энергоэффективностью. Мы становимся все более неконкурентными. Хотя в России формируется понимание, что потенциал сырьевой экономики иссякает, на уровне государственной политики нет пока конкретных шагов по формированию необходимых механизмов. Для примера — в феврале с.г. Минэнерго разослало по правительству проект комплекса мер стимулирования электрогенерации на основе ВИЭ. Основное предложение Минэнерго в том, что предлагается осуществлять поддержку генерирующих объектов, работающих на ВИЭ, через рынок мощности, а не через «зеленый тариф», как в большинстве стран, в.т.ч. у наших не самых богатых соседей — Украины, Казахстана. Подобный подход, по мнению Минэнерго, «позволит снизить социальную нагрузку и инвестиционные риски». Думается, что ВИЭ с колеблющимися показателями производства (солнечные станции) вряд ли получат хоть какое-либо преимущество. Это означает, что создания по-настоящему эффективного механизма развития солнечной энергетики даже не планируется. Ближайшие 10-15 лет в этом смысле станут важнейшими. Если мы останемся с 4.5% ВИЭ к 2020 г. — мы безнадежно отстанем.

АЕ: Сергей Иванович, большое спасибо за разговор.

Cолнечные батареи российского производства

Альтернативная возобновляемая энергетика с каждым днем все больше становиться обычным явлением в жизни человечества. Ее применение и использование становится все более популярным и востребованным, в том числе и на территории Российской Федерации. Но все-таки здесь стоит отметить, что еще совсем недавно, на рынке нашей страны были представлены солнечные батареи в подавляющем большинстве импортного производства.

Производство солнечных батарей на российском заводе

Потребителю предлагалось купить контроллер, инвертор, солнечную панель в основном произведенные на территории Соединенных Штатов Америки, Германии, китайского производства. Российский производитель был представлен на уровне статистической погрешности. В последнее несколько лет, к счастью, в этом направлении наметилась положительная тенденция, наш отечественный производитель все настойчивее заявляет о себе, уверенно завоевывая долю рынка, этой актуальной и высокотехнологичной продукции. В дополнение ко всему российские компании не стали ограничиваться только рынком России, они все активней продвигают свою продукцию на зарубежные рынки, составляя там достойную конкуренцию известным мировым производителям.

По состоянию на декабрь 2015 года на территории России созданы и успешно работают, ни один крупный завод, а целый ряд успешных компаний производителей солнечных батарей, панелей, выпуская контроллер заряда и инверторы, то есть всей технологической цепочки оборудования для получения солнечной энергии.

Солнечные батареи российского производства

Некоторые производители, например, такие как «СоларИннТех» и «Солнечный ветер», развили свои производства и теперь они предлагают потребителям еще и готовое серийное оборудование для независимых гелиосистем. У каждого из них есть свой завод на территории РФ. Другие же производители продолжают специализироваться на производстве и продаже солнечных батарей и фотоэлектрических панелей.

Все производимые российскими компаниями модули приблизительно одинакового качества. Отечественное оборудование не уступает по всем своим показателям продукции зарубежных конкурентов. Однако стоимость на покупку солнечных модулей, может значительно разниться, все зависит от конкретного производителя, какую ценовую политику ведет конкретный завод, и какой уровень комплектующих они применяют для сборки готовой продукции.

Оборудование для производства солнечных батарей на российском заводе

На ценовой фактор достаточно сильно влияет факт наличия у компании собственной линии производства. Проще говоря, если компания реально заботится о своем будущем и вкладывая ресурсы в свое развитие, локализовала под своим контролем производство всех исходных деталей и комплектующих, она соответственно снизит издержки и предложит солнечные батареи по более выгодным ценам. В таком ценовом сегменте не сможет работать завод, занимающийся только отверточной сборкой импортных комплектующих, так как его возможности влиять на окончательную цену продукции весьма ограничены.

Самые известные производители солнечных батарей на рынке РФ

Город Москва — НПП «Квант»

Эта российская компания осуществляет свою деятельность не только в сфере производства и реализации солнечных панелей. В сферу ее специализации также входят и инженерные исследования в сфере разработок собственных видов продукции в области солнечной энергетики.

Это единственный российский производителей в этой сфере, выпускающий продукцию для космической отрасли. Солнечные модули корпорации используют для электроснабжения в условиях космоса, на летающих по земной орбите спутниках, космических станциях.

Работа в такой сверх высокотехнологичной отрасли, связанной с космосом, говорит о высочайшем качестве и отличной надежности выпускаемых изделий, во многом показывая огромный потенциал предприятия.

Федеральное Космическое агентство «Квант»

В дополнение к деятельности в сфере космонавтики, «Квант» предлагает инновационные решения в бытовой сфере. Компания предлагает потребителю складные солнечные панели, солнечные фотоэлементы с двумя рабочими поверхностями, фотоэлементы на струнных или сетчатых подложках. Выпускаемая на НПП «Квант» продукция отличается конкурентной ценой, в паре с продукцией высочайшего качества с очень высоким коэффициентом полезного действия, и очень серьезным сроком активной эксплуатации.

Город Краснодар, компания «Солнечный ветер»

Солнечные фотоэлектрические панели российского производства, предлагаемые компанией «Солнечный ветер» — продукция, которая кроме рынка России широко представлена и на зарубежных рынках. За границей компания представляет свою продукцию под брендом «Solar Wind» и эта продукция признана иностранным потребителем. Производитель владеет собственными заводами и производственными линиями, однако, в выпуске конечной продукции в основном используются зарубежные комплектующие.

Компания «Солнечный ветер» на рынке возобновляемой энергетики предлагает не только самостоятельные геомодули, она занимается производством готовых к использованию независимых энергетических станций для использования, в том числе и в жилых домах.

Солнечная электростанция для дома от компании «Солнечный ветер»

В портфолио этого известного производителя – большое количество успешно реализованных проектов не только на территории России, но и за рубежом.

Город Рязань, компания «ЗМПК»

На рязанском производстве металлокерамических приборов, занимаются выпуском и разработкой очень широкого спектра солнечных батарей. Кроме самих солнечных модулей, там занимаются и производством сопутствующего электронного оборудования. Компания производит контроллер заряда и инверторы, их применение обязательно в работе гелиостанций. В прайс-листе фирмы не только инверторы и контроллер заряда, представлены еще и солнечные элементы фунцкионирующие на основе монокристаллов, мощность предлагаемого оборудования колеблется от восьми до 100 ват. Это оборудование можно использовать для энергообеспечения бытовых систем, для независимой электрификации объектов городской инфраструктуры.

Среди продукции производителя можно отыскать и солнечные панели небольшой мощности в диапазоне 3-5 ват, область применения которых, портативные зарядные устройства и мелкие электронные приборы. Оборудование этой компании является очень доступным, покупка продукции обойдется по весьма подходящей для каждого цене.

Солнечный модуль для применения в сетевых фотоэлектрических системах Тип RZMP-220-M от РЗМКП

Город Зеленоград, компания «Телеком — СТВ»

Этот производитель специализируется на выпуске в свет готовых солнечных модулей и фотоячеек к ним. Еще одним направлением работы компании является разработка и создание оборудования для производства этой продукции. В дополнение к этому «Телеком – СТВ», занимается проектированием и установкой под ключ, автономных солнечных электростанций беспрерывного энергоснабжения. В активе компании приличный перечень запатентованных технологических и инженерных решений, эти инновационные идеи широко используют в производстве и создании гелиостанций.

Необходимо отметить, что компания занимается не только выпуском бытовых энергетических установок, в сферу ее интересов входит проектирование и сборка оборудования, применение решений в области возобновляемой энергетики для инфраструктуры городов. Здесь и автономное освещение дворовых территорий многоэтажной жилой застройки и независимое освещение парковых зон и многое другое.

Город Краснодар, компания «Сатурн»

Компания с юридическим адресом «Сатурн» выпускает инверторы, контроллер заряда, специализируется также на разработке и выпуске фотоэлектрических модулей на основе металлических, пленочных, струнных, сетчатых каркасов.

Аккумуляторная батарея АБ20НВ-35 для КА на НОО от компании «Сатурн»

В дополнение ко всему, компания обладает собственным запатентованных технологическим решением изготовления фотоэлектрических ячеек на основе кремния. Солнечные фотоэлементы российской компании «Сатурн» монтируются на германиевых основаниях. Еще одно выгодное отличие, значительно повышающее технологические характеристики и показатели результативности – это использование в производстве арсенид-гелиевых многопереходных составляющих.

Город Зеленоград, компания «СоларИннТех»

Еще один хорошо известный на рынке российский производитель в области возобновляемой энергетики. Эта компания разрабатывает и производит инверторы, контроллер заряда, солнечные модули, проектирует автономные гелиосистемы. На сегодняшний день они одни из передовых в своей области, и продолжают активно инвестировать в свой производственный и научный потенциал. Занимаются высокотехнологичными инженерными решениями. Выпускаемая продукция в первую очередь предназначена для применения в хозяйственно-бытовой сфере.

Гибкая солнечная батарея ФСМ-50F, выпускаемая компанией СоларИннТех

Инверторы, контроллер заряда и солнечные модули этого производителя в первую очередь используют для повышения экономической эффективности общественной инфраструктуры городов, для автономного освещения жилой территории, парковых зон, подъездов домов и прочее.В дополнение к сказанному «СоларИннТех» занимается продажами запасных частей и комплектующих к солнечным модулям, автономным энергетическим системам, поставляет контроллер заряда и инверторы к ним.

Город Новочебоксарск, компания «Хевел»

Компания по производству солнечных батарей «Хевел»

Основным направлением деятельности этого производителя является сборка комплектов солнечных модулей. Производство сосредоточено на тонкопленочной продукции, на рынок поступает под патронажем «Ренова» и Государственной корпорации «РосНано». Процесс производства Фотоэлектрических модулей в своей основе имеет швейцарские технологические решения с применением аморфного кремния. Сама технология имеет название Micromorph. Разработала и запатентовала эту технологию компания заработавшая мировую известность в области возобновляемой энергетики Oerlikon Solar. Среди продукции, выпускаемой этим производителем, числятся и инверторы и контроллер заряда к солнечным модулям.

Работа на заводе «Хевел»

В дополнение к перечисленному фирма «Хевел» является одним из основателей созданного на территории города Санкт-Петербург производственного научно-технологического центра. На площадях этого научно-исследовательского кластера, созданы производственные мощности, основное назначение которых проведение испытаний внедряемых технологий. Если обкатка и испытания новейших технологий проходят удачно, далее следует процесс их внедрения в промышленное производство новой продукции на мощностях компании. Отличительная черта производства «Хавел» в сравнении с конкурирующими компаниями, это наличие в технологическом процессе элементов нано технологий и микро кремния.

Вывод

Солнечные батареи все больше и больше внедряются в обращение. Этому способствует удобство их использования, отличная эффективность, большие сроки службы оборудования. Все это привлекает все больше и больше сторонников использования оборудования возобновляемой энергетики.

Солнечные батареи российского производства

К получению тепла и электричества по средствам таких систем, прибегают и как промышленные компании, так и частные лица для снабжения своих частных домов, для работы с электронными гаджетами на удаленном расстоянии от цивилизации.

Автор: П. Морозов

Солнечные батареи и солнечные коллекторы

Исследователи из Стэнфорда — иногда хранить зеленое электричество просто не имеет смысла

В теории, тратить энергию вхолостую это всегда плохо. Но на практике, жизнь состоит из компромиссов, ведь в некоторых ситуациях иногда лучше и вовсе не вырабатывать а то и потерять выработанную энергию. читать дальше »

Всемирная добыча солнечной энергии в 2012 году достигла уровня в 100 000 мегаватт

В 2012 году во всем мире, суммарно было введено в эксплуатацию 31 100 мегаватт мощностей систем фотовольтаики, что стало небывалым рекордом за всю историю существования солнечной энергетики и привело нас к тому, что ежегодный глобальный потенциал солнечной энергетики стал превышать 100 000 мегаватт. читать дальше »

Перспективы солнечной энергетики

НПП «Квант» — ведущее предприятие в области создания средств автономной энергетики в России и за рубежом, решившее первыми в мире задачу энергетического обеспечения космических полетов. Основным направлением деятельности НПП «Квант» является разработка методов прямого преобразования различных видов энергии (химической, солнечной, тепловой) в электричество и создание на их основе автономных источников электропитания, широко используемых в космосе, в различных областях наземного производства и специальной технике. Наш корреспондент беседует с генеральным директором НПП КВАНТ Плехановым С.И. AEnergy: Сергей Иванович, в мире бушуют экономические кризисы. … читать дальше »

Комплектующие бытовой электросети на основе солнечных батарей

Если вы задумали обеспечить свой дом электроэнергией, полученной при помощи солнечных батарей, то вам необходимо понимать, что кроме самих батарей вам понадобятся некоторые дополнительные приборы и комплектующие. Основными узлами в данной системе будут источники электричества и накопители (точно так же, как в случае с ветрогенераторами). Остальные приборы можно отнести к разряду вспомогательных, но также очень важных. читать дальше »

Пластиковая фотовольтаика – мифы или реальность

В зависимости от особенностей используемого сырья фотоэлектрические преобразователи могут иметь неорганическую и органическую природу происхождения. Наиболее распространены солнечные батареи из неорганического сырья, которые изготавливают из кремния, арсенида галлия и других неорганических соединений. Органические солнечные элементы изготавливают из органических веществ. Главная проблема традиционной неорганической фотовольтаики – высокая цена за 1 Вт (пиковый) установленной мощности. В настоящее время, себестоимость 1 Вт солнечной энергетики составляет 2,5-3 долл./Вт. И хотя эта цена стабильно снижается по мере роста производства поликристаллического и монокристаллического кремния (с 1980 г. … читать дальше »

Установка фотоэлектрических модулей. Практические советы

Настоящим материалом мы открываем цикл статей – практических советов по установке фотоэлектрических модулей (солнечных батарей). Могут ли фотоэлектрические модули (солнечные батареи) быть установлены на крыше моего дома? Какие факторы нужно учитывать? Наиболее важные вопросы для принятия положительного решения по размещению фотоэлектрических элементов следующие: — Есть ли подходящее место на здании, где солнечные батареи могут быть установлены? — Имеется ли тип фотоэлектрической системы, который годится для ваших условий (с учётом климата, типа здания и т.д.)? — Требуется ли разрешение на установку солнечных батарей? Фотоэлектрические модули … читать дальше »

Новые технологи использования солнечной энергии

Очевидная на сегодняшний день тенденция к снижению воздействия на окружающую среду, а также боязнь истощения природных ресурсов возобновили в научном мире утраченный прежде интерес к альтернативным источникам питания и к разработке отвечающих времени решений в области солнечной энергии. CSP У большинства людей на сегодняшний день солнечная энергия ассоциируется с блестящими черными панелями (фотогальванические элементами), установленными на крыше, поглощающими солнечную энергию и преобразующими ее в электричество. Но такие панели на крышах жилых домов встречаются довольно редко, не в последнюю очередь из-за чрезмерно высоких … читать дальше »

Производство солнечных батарей в России и Украине

В России существует не так много компаний, занимающихся созданием солнечных панелей. Ниже будет вкратце рассказано о некоторых из них.

Производство солнечных батарей

Завод солнечных батарей Телеком СТВ

Данная компания располагается в городе Зеленограде. Делает товар, который стоит на 30% дешевле чем у немецких конкурентов. У них можно заказать батареи за 5600 р по 100 ват. КПД доходит до 21 %. Эта фирма способна создавать пластины диаметром 15 мм. Так же отлично производят модули на их основе.

Самыми популярными являются батареи маркой ТСМ. Ниже представлена маркировка в зависимости от мощности.

Достоинства и недостатки подобных панелей:

Приобретение упирается в финансы. Рассмотрим еще несколько российских производителей.

Чувашская компания Hevel

Это одна из крупных российских компаний. С 2017 года выполняет изготовление по гетеро структурной технологии. В ней объединена кристаллическая и тонкопленочная тех-я. Батареи от этого завода стабильно работают при температуре от -50 до +85 градусов. КПД 20%. Срок службы 25 лет.

Ниже представлен пример технических характеристик батареи Hevel.

Завод в Рязани

Работает с 1963 года. Производит качественные панели по госту 12.2.007-75. У них существует два модели:

1. RZMP на 120 и 220 Вт! КПД около 15%. Солнечные элементы укрепляются на выкрашенной основе, выполненной из алюминия.
2. RZMP – 130 Т – мощность 220-240 Вт. Стоимость в районе 15 000 р.

Технические особенности

Кубанский Сатурн

Данный производитель выпускает панели с 1971 года. Применяет две технологии:

• Монокристаллический кремний
• Арсенид-галлиевый с германиевой подложкой

Для каждого из этих типов батарей можно использовать любой каркас.

Основные параметры

На данном предприятии можно сделать заказ на любой размер.

Компания солнечный ветер или Solar Wind

По геолокации фирма находится в Украине. Выпускает мощные панели до 15 кВт/ч. В один модуль может помещаться как 2 батареи, так и несколько десятков.

Например солнечная панель на 1000 ват может содержать пять модулей, один контроллер подзарядки с силой тока 30 ампер, два аккумулятора емкостью 150 А/ч. Кроме этого в набор включен инвертор на 1200 В.

В результате подобная установка может прослужить до 18 лет. Для дома лучше всего приобретать модули на 10 кВт/ч.

Данные на 1 день пользования

Панели от компании Квант

Работает над установками, имеющими чувствительность с двух сторон. Производит кремниевые и монокристаллические солнечные батареи (в основе лежат кристаллы арсенида галлия).

Популярные марки:

• Квант КСМ
• Модифицированный КСМ – 180 П.

Это очень долгоживущие батареи. Их можно использовать до 40 лет. Стоимость в районе 18 000 р.

Заказ установок осуществляется без всяких проблем в любом варианте. Монокристаллические панели выдают до 200 ват на квадратный метр.

Характеристики моделей

Переносные панели от компании Sun Power

Производство солнечных батарей реализовано в Украине. Выпускают небольшие установки для походов. Оснащены USB и выдают мощность до 500 Вт.

Способны проработать в бережном обращении до 30 лет. Последние разработки позволяют приспособить батареи под фасад и другие нужды.

Производитель Квазар

Производит не только солнечные элементы, но и зарядное устройства. Батареи создаются из кремниевых кристаллов. Укреплены алюминием. Срок службы от 10-25 лет.

Стоимость за 150 кВт равна 13000 р.

Производитель Витасвет

Занимается созданием одного типа солнечных батарей российского производства это SSI-LS200 P3. Компания является московской. Панель выпускается разной мощности от 225 до 240 ват. Модуль содержит 60-т пластин из кремния. Устанавливается на профиль из алюминия. Используется мультикристал.

Модель номиналом 240 Вт можно приобрести за 12 800 р.

Тех особенности

Брянский Термотрон

Занимается изготовлением ламп, оснащенных солнечными панелями. Так же производит автономные солнечные станции.

Характеристики установок:

• Рабочая температура от -40 до + 50 градусов Цельсия.
• Угол 135 на 90 гр.
• В городе способны прослужить до 12 лет.
• Высота от 6-11 метров.
• Выдают мощность от 30 – 160 Вт.

Станция, производимая этой компанией, неплохо подойдёт для загородных домов и дач. Так же неплохую службу сослужит в селе. Запускается она от дизельного генератора на 14,5 кВт. Окупается за 5 лет.

Особенности

Данный обзор даст первичное представление о производителях солнечных батарей России и Украины.

Список производителей

1. Allpowers
2. Hevel
3. Feron
4. Solaris
5. SilaSolar
6. One-Sun
7. NESL
8. Delta
9. SunTek
10. Sititek

 

Batareykaa.ru

солнечных элементов на квантовых точках появятся

Солнечный элемент с квантовыми точками (QDSC) — это солнечный элемент, в котором квантовые точки используются в качестве очаровательного фотоэлектрического материала. Он используется для замены объемных материалов, таких как кремний или селенид галлия, индия или меди.

Лен Кальдероне для | AltEnergyMag

Рынок фотоэлектрических солнечных батарей — один из наиболее быстро развивающихся рынков энергии в мире.К 2030 году солнечная энергетика вырастет в 10 раз. Для успеха солнечной энергетики требуется новая технология, которая может обеспечить превосходную эффективность и снизить затраты по сравнению со стандартными кремниевыми фотоэлектрическими панелями. Солнечные элементы на квантовых точках могут быть такой технологией.

Солнечный элемент с квантовыми точками (QDSC) — это солнечный элемент, в котором квантовые точки используются в качестве привлекательного фотоэлектрического материала. Он используется для замены объемных материалов, таких как кремний или селенид галлия, индия или меди.Квантовые точки имеют ширину запрещенной зоны, которую можно регулировать по широкому спектру уровней энергии, изменяя размер точек.

Новый тип квантовой точки может привести к более дешевым солнечным элементам и лучшей спутниковой связи (Изображение: Университет Торонто)

Квантовые точки считаются искусственными атомами. Их уровни энергии можно регулировать, изменяя их размер, что, в свою очередь, определяет ширину запрещенной зоны. Точки можно выращивать в различных размерах, что позволяет отображать различные запрещенные зоны без изменения основного материала или конструкции.Калибровка достигается изменением продолжительности плавления или температуры.

Поскольку ширину запрещенной зоны квантовых точек можно регулировать, квантовые точки желательны для солнечных элементов. Частоты в дальнем инфракрасном диапазоне, которые обычно трудно достичь с помощью традиционных солнечных элементов, могут быть получены с использованием коллоидных квантовых точек сульфида свинца. Половина солнечной энергии, достигающей Земли, приходится на инфракрасный диапазон. Солнечный элемент с квантовыми точками делает инфракрасную энергию такой же доступной, как и любая другая.

Ученые из Университета им.Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США показала, что нанотехнологии могут значительно увеличить количество электроэнергии, производимой солнечными элементами. Крошечные нанокристаллы, также известные как квантовые точки, выделяют до трех электронов из одного фотона солнечного света высокой энергии. Когда современные фотоэлектрические солнечные элементы поглощают фотон солнечного света, энергия преобразуется максимум в один электрон, а оставшаяся энергия теряется в виде тепла.

Солнечные элементы на квантовых точках обладают потенциалом для использования солнечных или фотоэлектрических элементов, которые уменьшают ненужное тепло и используют количество солнечной энергии, которая преобразуется в электричество.Это важно для того, чтобы сделать солнечную энергию более конкурентоспособной по сравнению с традиционными источниками энергии.

Существующие солнечные элементы имеют КПД преобразования до 33%, но производственные солнечные элементы, которые устанавливаются на крышах, в среднем имеют гораздо более низкий КПД. Следовательно, если бы солнечные элементы с квантовыми точками можно было производить дешево, они были бы по крайней мере в три раза более эффективными, чем существующие производимые солнечные элементы. Солнечные элементы на основе квантовых точек могут преобразовывать более 65 процентов солнечной энергии в электричество.

Устройство и работа солнечного элемента на квантовых точках

Квантовые точки приобретают избыточную энергию фотонов, которая обычно теряется на тепловыделение в процессе, называемом генерацией множественных экситонов. Световые лучи проходят через прозрачный электрод солнечного элемента с квантовыми точками на светопоглощающий слой точек, чтобы генерировать пары электронных дырок. Затем заряженные частицы разделяются и в конечном итоге перемещаются к своим электродам, производя электрический ток.

Ниже приведены преимущества солнечных элементов с квантовыми точками. У них хорошее соотношение мощности и веса при высоком КПД. Экономия массы и площади, а также гибкость приводят к миниатюризации. Их энергопотребление невелико. Повышение электрических характеристик при низких производственных затратах. Их применение универсально, и их можно использовать в окнах, а не только на крышах.

Есть некоторые недостатки QDSC. Солнечные элементы с квантовыми точками на основе селенида кадмия очень токсичны по своей природе и требуют очень стабильной полимерной оболочки.Известно, что ионы кадмия и селена, которые используются в ядре квантовых точек, являются цитотоксичными. Метаболизм и деградация квантовых точек в организме человека до сих пор в основном неизвестны, и исследования показали, что квантовые точки накапливаются в почках, селезенке и печени.

В водных и УФ-условиях разложение увеличивается. Частицы не обладают высокой степенью кристалличности, наблюдаемой в квантовых точках, полученных органическим путем, но этот процесс проще, дешевле и более воспроизводим, чем органический синтез.

Квантовые точки обладают преимуществами перед органическими красителями, но квантовые точки могут иметь дефекты поверхности, которые могут влиять на рекомбинацию электронов и дырок, выполняя функции временных ловушек. Исследователям необходимо было понять, почему заряды оказались в ловушке материала. Ловушки возникают из-за того, как обработка поверхности влияет на материал. Ключевым фактором является распределение с хорошо контролируемым соотношением элементов. Электроны будут счастливы, когда распределение будет правильным.

Ловушки приводят к миганию квантовых точек и ухудшают квантовый выход, который представляет собой отношение производства к поглощению.Эффект мерцания можно уменьшить, если вокруг ядра будет оболочка, но оболочки могут изменять оптические свойства, и размер частиц трудно регулировать.

При размещении в живых клетках квантовые точки демонстрируют агрегацию, которая может мешать функционированию клеток, что может быть уничтожено в процессе доставки. Хотя квантовые точки находятся в нанометровом диапазоне, биоконъюгация с различными молекулами увеличит размер точек, что сделает доставку в клетки более проблематичной.

Ширина запрещенной зоны квантовых точек может быть изменена путем изменения их размера или состава. В системе из одного материала ширина запрещенной зоны может регулироваться от видимого до инфракрасного диапазона. Квантовые точки обрабатываются из решения, которое соответствует высокопроизводительным и экономичным технологиям обработки рулонов. Этот процесс снизит дорогостоящее вакуумное напыление, снизит вес ячейки и модуля и связанные с этим затраты.

Еще многое предстоит сделать, прежде чем солнечные элементы с квантовыми точками будут представлены на коммерческой основе, но потенциал велик.Сделан огромный шаг вперед; и в ближайшие годы есть уверенность в том, что солнечные элементы на квантовых точках обеспечат эффективный и стабильный метод использования солнечной энергии.

Использование квантовых точек становится все более широким, поскольку все больше открываются сведения о том, как они работают, и об их отличительных свойствах. Технология солнечных элементов развивается быстро, и солнечные элементы, использующие квантовые точки, рассматриваются как обнадеживающее решение на будущее.

Для доп. Информации:

1. https: // www.Cornellcollege.edu/physics-and-engineering/pdfs/phy-312/colins-fungura-zasada.pdf

2. http://www.natcoresolar.com/core/wp-content/uploads/2014/04/Solar-cells-and-Quantum-Dots.pdf

Содержание и мнения в этой статье принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения AltEnergyMag

---

Комментарии (0)

Эта запись не имеет комментариев.Будьте первым, кто оставит комментарий ниже.

---

Опубликовать комментарий

Вы должны войти в систему, прежде чем сможете оставлять комментарии. Авторизуйтесь сейчас.

Рекомендуемый продукт

Новые TS4-A-M (мониторинг) и TS4-A-S (безопасность) Tigo

Tigo объявит о запуске нового продукта запатентованной платформы UHD-Core TS4-A (Advanced Retrofit / Add-on) на SPI 2019.Новые устройства TS4-A-M (мониторинг) и TS4-A-S (безопасность) имеют улучшенное легкое оборудование и более низкие затраты на рабочую силу для решения ряда функций и бюджета. TS4-A-M позволяет осуществлять мониторинг на уровне модуля через веб-сайт и приложение Tigo SMART. TS4-A-S сертифицирован UL как решение для быстрого отключения фотоэлектрических систем в жилых домах и C&I. Оба блока присоединяются к решению Tigo от различных поставщиков, которое работает практически с любыми инверторами и интеллектуальными модулями на мировом рынке фотоэлектрических систем. Свяжитесь с [email protected] для получения информации о ценах, доставке и наличии в четвертом квартале 2019 года.

Проектирование и установка солнечных систем для жилых домов

Что ж, это большой вопрос. Размер вашей жилой системы солнечных панелей зависит от многих факторов, основными из которых являются:

Давайте разберем эти три пункта, чтобы найти лучшую солнечную систему для вашего дома.

В квартальном или ежемесячном счете за электроэнергию указано, сколько энергии вы используете в своем доме, хотя счета за электроэнергию очень сложно читать, и некоторые могут сказать, что они предназначены для того, чтобы вы не понимали, сколько энергии вы используете.На самом деле, однако, энергия — это очень сложная вещь для понимания. Энергия измеряется и взимается в зависимости от времени использования, что делает ваш счет еще более сложным для понимания! Например, если ваш телевизор потребляет 1 кВт мощности при включении, если он был оставлен включенным в течение 1 часа, это будет отображаться в вашем счете как 1 кВт / ч (один киловатт-час). Если ваш пылесос рассчитан на 2000 Вт (2 кВт) и он работал в течение 15 минут, в вашем счете будет указано 0,5 кВт. Это связано с тем, что, когда ваше устройство мощностью 2000 Вт работает в течение 1 четверти часа, мощность делится на четыре (четверть), и эта цифра применяется к вашему счету.Каждый бит энергопотребления входит в ваш счет и представляет собой смесь между номинальной выходной мощностью и рассчитанным по времени использованием этих предметов с разным рейтингом. Можете ли вы понять, почему сейчас трудно следить за тем, как вы используете? Но не бойтесь, наша бесплатная оценка энергии с одним из наших высококвалифицированных специалистов по солнечной энергии поможет вам получить полное представление об использовании энергии и о том, какой размер домашней солнечной системы будет соответствовать вашим потребностям.

Разные типы и стили разрешений на собственность для различных солнечных установок и конструкций.Было бы замечательно, если бы у каждого человека была большая крыша, выходящая на север, которая позволяла бы использовать столько солнечных панелей, сколько вы хотите, но на самом деле все дома спроектированы по-разному, что делает дизайн солнечных батарей одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при попытке уменьшить свой счет за электроэнергию. . Черепичные крыши, жестяные крыши, плоские крыши, церковные шпили, вы называете это, если у него есть крыша, мы поставим на нее солнечную батарею — и мы заставим ее работать на вас!

Понимание вашей собственности может сделать дизайн вашей солнечной системы действительно полезным для вас.Возьмем, к примеру, у вас может быть большая семья, и вы собираетесь пользоваться электричеством по утрам. Если у вас есть крыша, выходящая на восток, мы постараемся добавить туда солнечные батареи, чтобы мы могли использовать утреннюю энергию как можно раньше — в то время, когда она вам нужна. Крыши, ориентированные на восток, обычно сначала получают солнце, когда солнце встает на востоке. Это всего лишь один небольшой пример — наши специалисты по солнечной энергии вместе с вами изучат ваш тип недвижимости и предложат решение, которое подойдет именно вам! В Quantum мы уделяем время тому, чтобы понять ваши энергетические привычки и связать это с нашим дизайном, чтобы помочь максимизировать ваши инвестиции в солнечную энергию.

Что вы хотите от инвестиций в солнечную энергетику? Вы хотите, чтобы ваши счета исчезли сейчас, или вы хотите планировать свое будущее? Может быть, вы планируете большую семью, которая, несомненно, потребует больше энергии?

Возможно, у вас есть большое пространство на крыше, но вас затопила стандартная реклама солнечной энергии мощностью 5 кВт, которая никогда не заканчивается такой же стоимостью, как рекламируемая, из-за увеличения затрат на установку солнечных панелей — (часто после установки)? Знаете ли вы, что у вас может быть солнечная система большего размера, чем система на 5 кВт?Фактически, мы подаем эти заявки распределителям электроэнергии почти ежедневно. На однофазном счетчике вы обычно ограничены 5 кВт экспорта в час (в вашем счете как 5 кВт / ч), но это не означает, что у вас может быть система только 5 кВт. У вас может быть гораздо более крупная система, если вы используете ее для поддержания постоянной скорости подачи 5 кВт / ч. Это действительно может помочь с вашими инвестициями, поскольку почти гарантированная скидка — это то, на что вы можете положиться здесь, в Австралии, мировой столице солнечной радиации.

Квалифицированные специалисты по солнечной энергии Tweed Heads Квалифицированные специалисты по солнечной энергии

Quantum Solar — это семейный бизнес, преследующий две основные цели: сделать солнечные установки высшего класса доступными для всех и одновременно обеспечить более экологичное и стабильное будущее для нашей окружающей среды. Чем больше людей будут озеленеть сейчас, тем лучше будет наша среда для наших детей и детей наших детей. Мы должны действовать сейчас, чтобы новые поколения понимали, что солнечная энергия и другие экологически чистые источники энергии являются нормой, и что мы не настолько зависимы от скудных ресурсов, чтобы удовлетворить потребности нашего растущего населения.

СПЕЦИАЛИСТЫ ПО ЖИЛЫМ И КОММЕРЧЕСКИМ СОЛНЦАМ

Quantum solar — надежная компания, занимающаяся установкой и проектированием солнечных фотоэлектрических систем. На сегодняшний день (и это еще не все!) Мы установили сотни жилых солнечных проектов, работали с местными советами над крупномасштабными солнечными проектами, такими как Культурный центр Локьер-Вэлли, и находимся в списке предпочтительных поставщиков солнечных панелей для совета. У нас есть обширный опыт работы в сельскохозяйственном секторе, где проектирование электрических систем зачастую сложнее, чем обычно, и мы также предлагаем обширный опыт работы в коммерческом секторе солнечной энергии.

Наш опыт предлагает богатый опыт в солнечной отрасли в целом, и мы объединили продукты, услуги, скидки на солнечные батареи и финансы, чтобы убедиться, что вы или ваш бизнес получите высококачественную солнечную установку, которая обеспечит реальные долгосрочные финансовые вознаграждения. .

КВАЛИФИЦИРОВАННЫЕ СПЕЦИАЛИСТЫ ПО УСТАНОВКЕ СОЛНЦА

Наши специалисты по солнечной энергии хорошо обучены в области оценки привычек потребления, оценки собственности и проектирования солнечных установок. Сочетание этих трех технических областей гарантирует, что мы находимся в идеальном положении, чтобы найти правильное солнечное решение для вас или вашего бизнеса.Наши специалисты по солнечной энергии и бригады по установке регулярно проходят обучение, чтобы быть в курсе последних нормативных требований и продуктов, предлагаемых на рынке, чтобы убедиться, что вы получаете все последние достижения в области проектирования солнечных батарей.

Короче говоря, мы заботимся о солнечной энергии, о вас и об окружающей среде, в которой мы все живем. Мы хотим порадовать вас своими инвестициями и помочь вам понять, как потребление энергии и экономия от инвестиций в солнечную много лет впереди.

Quantum Solar Designs обзоры солнечных батарей, жалобы, адрес и стоимость солнечных панелей

Последние обзоры проектов Quantum Solar Designs

Последняя жалоба

Алекс Г, более 1 месяца

Не рекомендую.QSD разработала нашу систему в соответствии с рекомендациями производителя, используя микроинверторы значительно меньшего размера (Enphase IQ7 против IQ7Plus). Это приводит к значительному снижению выработки энергии, оцениваемой Enphase в 750 МВт / ч в год, что, в свою очередь, приводит к значительному снижению стоимости системы. Снижение выпуска нигде не упоминается в контракте или любой другой документации. Размер системы паспортных данных в контракте: 3,4кВт. Фактическая пиковая мощность из-за небольших микроинвестров: 2,4 кВт, что приводит к значительному ограничению выходной мощности и снижению годового производства.Отказался что-либо делать по этому поводу, дав ложные оценки производства постфактум — после установки в мае 2020 года. Дополнительно: не подключал систему к WiFi для отчетности. Очень медленно отвечает на запросы (по телефону или электронной почте). Никаких расчетных производственных показателей или каких-либо других показателей, кроме размера системы, указанного на паспортной табличке, в контракте или любой другой документации. Резюме: две основные неисправности и ряд более мелких: (1) несоблюдение рекомендаций производителя при использовании микроинверторов радикально меньшего размера; (2) не раскрыли каких-либо оценочных объемов производства в контракте или любой другой документации.P.S. Сначала я был в восторге от QSD, учитывая, что они были нам настоятельно рекомендованы, и тот факт, что они действительно могли установить систему, в которой несколько конкурентов, включая Tesla, Solar Optimum, LA Solar Group, отказались по разным причинам. Тем не менее, учитывая опыт поддержки, необъяснимые проектные решения, приводящие к очень реальному денежному ущербу для нас, и их многочисленные попытки дать неверные оценки производства — я не могу их рекомендовать.

Прочитайте больше

Quantum Solar Designs цены

Эта программа установки не публикует свои стандартные системные цены в сети.

Таким образом, мы использовали средние цены из областей обслуживания установщиков в качестве прокси для того, что эта компания, скорее всего, будет взимать за солнечную систему.

Нормированная стоимость солнечной энергии

Приведенная стоимость за кВтч — это стоимость солнечной системы, деленная на общее количество кВтч, произведенных солнечной системой за время ее существования.

Если у вас нет солнечной энергии

52 ¢ кВтч

Прогноз средних тарифов на электроэнергию в ЦА на следующие 25 лет

Описание установщиков для своего бизнеса

Наши установки превосходят отраслевые стандарты и единые строительные нормы и правила.Мы предлагаем вам более 20 лет опыта и более 1500 установок, чтобы обеспечить максимальную производительность конструкции солнечной электрической системы.

Мы являемся одним из крупнейших в Калифорнии установщиков жилых домов с покупательной способностью напрямую с завода, что гарантирует вам самые выгодные цены. Мы являемся членом Калифорнийской ассоциации солнечной промышленности и Better Business Bureau.

Мы лицензированы, связаны и застрахованы. На наши установки предоставляется 10-летняя полная гарантия, а на наши солнечные модули — 25-летняя гарантия.У нас есть дома на солнечных батареях, гибридные автомобили, энергоэффективные рабочие помещения и программа утилизации. Забота об окружающей среде — это не только наша работа, это наш образ жизни.

Quantum Solar Solutions, LLC солнечные обзоры, жалобы, адрес и стоимость солнечных панелей

1. Главная>
2. Солнечные компании>
3. Квантовые Солнечные Решения, ООО

Обновлено:

Минусы

Оценка по отзывам ниже средней по отрасли (3).96

0,00

Квалифицированный установщик NABCEP

№

Калькулятор стоимости солнечных батарей

All Quantum Solar Solutions, LLC отзывы о

У

Quantum Solar Solutions, LLC еще нет отзывов.

Quantum Solar Solutions, LLC цены

Эта программа установки не публикует свои стандартные системные цены в сети.

Таким образом, мы использовали средние цены из областей обслуживания установщиков в качестве прокси для того, что эта компания, скорее всего, будет взимать за солнечную систему.

Нормированная стоимость солнечной энергии

Приведенная стоимость за кВтч — это стоимость солнечной системы, деленная на общее количество кВтч, произведенных солнечной системой за время ее существования.

Если у вас нет солнечной энергии

52 ¢ кВтч

Прогноз средних тарифов на электроэнергию в ЦА на следующие 25 лет

Описание установщиков для своего бизнеса

Фотоэлектрические (PV) — солнечная энергия преобразует солнечный свет непосредственно в электричество. Многие люди установили фотоэлектрические системы, которые вырабатывают всю электроэнергию, которую использует их дом.Система подключена к электросети, и в течение дня они производят больше, чем им нужно — «счетчик идет в обратном направлении». Ночью электричество у них идет из сети, а счетчик идет вперед. В конечном итоге их потребление практически равно нулю. Если у вас есть дом с большой крышей, выходящей на юг, ваш дом — хороший кандидат для фотоэлектрической установки. Федеральное правительство и правительства штатов поощряют установку фотоэлектрической энергии и предоставляют экономические стимулы, чтобы Соединенные Штаты могли стать более энергонезависимыми и производить чистую электроэнергию.

Этот установщик не публикует в сети бренды, которые они используют.

Офисы

Выбрать состояние

Quantum Solar Solutions, LLC

39 Carlton Ave, Марлтон, штат Нью-Джерси, 08053

Пункты обслуживания

Выбрать состояние

Новости по теме солнечной энергии

Екатерининский переулок (индекс

)

21 июля 2021 г.

Ана Альмерини

16 июля 2021 г.

Ана Альмерини

15 июля 2021 г.

Эван Николь

14 июля 2021 г.

Екатерининский переулок (индекс

)

12 июля 2021 г.

Как хранится солнечная энергия?

Накопитель солнечной энергии позволяет сэкономить излишки солнечной электроэнергии на будущее, что дает ряд преимуществ, включая резервное питание и экономию счетов.

Квантовые солнечные элементы могут объяснить, почему растения зеленые

Автор: Лия ​​Крейн

Квантовые фотоэлементы могут копировать растения

Натаниэль Габор QMO Lab

Следующая волна солнечных батарей может быть зеленой… в буквальном смысле. Квантовая механика помогает создавать более совершенные солнечные элементы — и может дать нам другое представление о том, почему растения становятся зелеными в процессе.

Большой проблемой солнечной энергетики является то, что солнечный свет непостоянен: из-за сезонных изменений, ночного времени и облачности количество солнечного света, попадающего на панели, постоянно меняется. Это означает, что мы должны регулировать мощность от ячеек, чтобы сетка не горела в солнечные дни, а свет не мигал при прохождении облаков. Проблема в том, что это снижает эффективность панелей.

Это потенциальная проблема и для растений. В отличие от солнечных батарей, растения могут регулировать уровень освещенности, рассеивая часть солнечной энергии в виде тепла.Но оказывается, что зеленый цвет растений тоже может иметь значение.

Натан Габор из Калифорнийского университета в Риверсайде случайно натолкнулся на эту идею. «Я сидел на этом семинаре и подумал про себя:« Физикам часто приписывают объяснение, почему небо голубое », — говорит он. «Я подумал:« Почему же растения зеленые? »

Габор обнаружил, что, хотя существует множество гипотез, ни одна из них не была окончательно доказана. «У эволюционных свидетельств есть несколько недостающих звеньев», — говорит он.Поэтому, когда он и его команда разработали солнечный элемент, который мог бы эффективно регулировать потребляемую и выходную мощность, они были удивлены, обнаружив потенциальный ответ.

Зеленая дилемма

Когда молекула в солнечном элементе поглощает солнечный свет, некоторые из ее электронов перескакивают на более высокий энергетический уровень. Молекула не может удерживать эту энергию, поэтому она передает электрон другой молекуле, создавая электрический ток.

Различные материалы чувствительны к разным длинам волн, поэтому можно настроить вашу клетку так, чтобы она реагировала на разные виды света.

Если бы солнечный элемент или растение просто потребляли как можно больше энергии, поглощение зеленого света было бы очевидным выбором: солнце излучает больше зеленого света, чем любой другой цвет. Однако большинство растений его отражают, придавая им свой цвет.

Это совпадает с расчетами Габора: он и его команда обнаружили, что лучший способ для ячеек поддерживать высокую эффективность — это принимать свет двух разных цветов, ни один из которых не был зеленым. В течение дня, когда количество света с разными длинами волн меняется, ячейка принимает больше одного цвета и меньше другого, чтобы поддерживать стабильный выход.

Габор считает, что обилие зеленого света делает его нежелательным как для растений, так и для солнечных батарей. Чем больше света вы получаете на определенной длине волны, тем сильнее колеблется этот сигнал, что затрудняет его эффективное поглощение.

«Зеленый свет очень шумный только потому, что его много в нашем солнечном спектре», — говорит он. «На самом деле растения не хотят этого очень шумного света, потому что его сложнее настроить, чтобы создать устойчивый поток энергии».

Ричард Когделл из Университета Глазго, Великобритания, однако, скептически относится к этому объяснению.

«Биология не имела свободы выбирать, какие пигменты использовать», — говорит он. «Я думаю, что это сокрушает науку само по себе, но связи с фотосинтезом и естественной системой здесь нет».

Габор по-прежнему уверен в своей модели. «Он основан на очень простых правилах квантовой механики, и отсюда вытекает идея, что, возможно, у растений есть очень и очень веская причина быть зелеными», — говорит он. И саморегулирующиеся сверхэффективные солнечные элементы тоже могут быть неплохими.

Ссылка на журнал: Nano Letters , DOI: 10.1021 / acs.nanolett.6b03136

Подробнее по этим темам:

Разработка квантового скачка в солнечной энергии

За последние 25 лет серия постепенных улучшений фотоэлектрических элементов повысила уровень эффективности примерно с 15 процентов в начале 80-х годов до 20 процентов сегодня. Однако после того, как недавние исследования в Mines помогли подтвердить эффективность квантовых точек, ученые считают, что эта новая технология может повысить эффективность до 40 процентов в течение следующих 10 лет.

Взгляните на солнечную батарею в солнечный день в Колорадо, и, если вы похожи на большинство людей, вы не увидите ничего, кроме ослепляющего света. Марк Ласк видит упущенную возможность.

«Я вижу этот яркий свет и чувствую, насколько горячими становятся панели на моей крыше, и говорю:« Какая трата! Мы теряем энергию! »- говорит Ласк, профессор физики шахт и исследователь солнечной энергии, который признается, что проверял свои панели и их выходную мощность больше, чем другие. В ясный день, объясняет он, только часть фотонов, попадающих на фотоэлектрические элементы на его крыше, преобразуется в электричество, остальные отражаются в виде света или теряются в виде тепла.В пасмурный день или с приближением сумерек длинноволновых частиц света с низкой энергией едва ли достаточно, чтобы вообще произвести какой-либо сок. В среднем только 20 процентов солнечных лучей фактически преобразуется в энергию в современном солнечном элементе.

«Что касается эффективности, здесь есть много возможностей для улучшения», — говорит он.

Опираясь на шестилетний грант в размере 12 миллионов долларов от Национального научного фонда, Ласк и его коллеги из Научно-инженерного центра возобновляемых источников энергии (REMRSEC) потратили последние четыре года на повышение этой эффективности за счет сложного слияния нанотехнологии, квантовая физика и вычислительное волшебство, известное как «экситонная инженерия».’

Возникающее и спорное поле зависит от манипуляции «экситонами», комбинацией возбужденного электрона и дырки, из которой он вытесняется входящим фотоном. В обычных фотоэлектрических элементах обмен обычно происходит один на один; при ударе фотон создает экситон, который посылает высокоэнергетический электрон в электрическую цепь.

Марк Ласк, физик-теоретик и профессор шахтного дела, считает, что солнечные панели могут стать вдвое эффективнее в течение следующего десятилетия.

Однако, используя наноразмерные светопоглощающие частицы, называемые «квантовыми точками», исследователи полагают, что они могут создать микросреду, в которой экситоны, которые большую часть дня поглощают значительно больше энергии, чем необходимо для получения всего одного электрона. в электрическую цепь, делятся избыточной энергией, вытесняя другие электроны, чтобы создать больше экситонов. Теперь ученые считают, что этот подход, получивший название генерации множественных экситонов (МЭГ), может более чем удвоить количество электрической энергии, преобразованной из сильного солнечного света в безоблачные дни.

Наряду с выяснением того, как получить больше электричества из сильного солнечного света, Ласк также изучает параллельную технологию, которая могла бы лучше использовать слабый солнечный свет в пасмурные дни, когда фотоны с меньшей энергией производят экситоны, у которых отсутствует застежка-молния, необходимая для создания необходимого напряжения. . Используя нестандартную молекулярную конструкцию, называемую объединением энергии, он считает, что они могут уговорить несколько более слабых экситонов объединить свою энергию в меньшее количество экситонов более высоких энергий, создавая полезный ток.

«Люди часто думают о квантовой механике как о сверхъестественной науке», — говорит Ласк, сидя перед огромным монитором, показывающим скопление атомов и электронных облаков. «Но мы используем именно эту жуткую физику для разработки материалов с значительно улучшенной эффективностью преобразования энергии».

Фотоэлектрические элементы существуют с 1930-х годов и до сих пор работают по одному и тому же принципу: частицы света, также известные как фотоны, ударяют по ячейке и подталкивают электроны, чтобы перейти в более высокое энергетическое состояние, «как если бы у вас была стопка апельсинов и вы потянули их. один и положите его сверху, оставив отверстие », — объясняет Ласк.Электрон и его отверстие вместе называются экситоном, и их необходимо направить в противоположных направлениях через электрическую цепь. Это ток, который питает вашу кухонную плиту или плоский экран.

В течение многих лет большинство фотоэлементов делалось из кремния, и повышение эффективности было постепенным, 0,05 процента здесь, еще 0,1 процента там. Но десять лет назад ученые начали задаваться вопросом, можно ли добиться гораздо больших успехов с помощью того, что Ласк называет «изменением парадигмы игры».’

«Они сказали:« Может быть, мы сможем взять высокоэнергетический экситон из той мощной частицы света, которая поднимает оранжевый путь высоко в стопку, и каким-то образом использовать часть его энергии, чтобы захватить еще один оранжевый [электрон] и потянуть его к вершине ». к тому же мы получим две дырки и два возбужденных электрона из одного куска света ». Дополнительная энергия от этой мощной частицы света, которая была бы потрачена впустую на тепло, теперь превращается в электрический ток.

Ключевым моментом, как предложили исследователи, было создание клеточного материала из бесконечно малых нанокристаллов, которые заставляют сжатые пары электрон / дырка вести себя иначе, чем в массивном материале, причудливое квантовое ограничение, которое любит изучать Ласк.

Еще в 2000 году исследователь Артур Нозик из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в Голдене, штат Колорадо, предсказал, что МЭГ с использованием квантовых точек может повысить эффективность солнечных элементов до 65 процентов, но идея была медленной. поймать.

«Большинство людей думали, что это интересная идея, но никто не воспринял ее всерьез», — говорит Мэтт Бирд, старший научный сотрудник, прибывший в NREL в 2003 году и с тех пор исследующий MEG.

В 2004 году ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико стали первыми, кто действительно наблюдал МЭГ в действии в материалах с квантовыми ограничениями.Вскоре после этого некоторые ученые сообщили, что с помощью одного фотона можно создать до семи пар экситонов. Но другие исследования поставили под вопрос, имеет ли наноразмер материала какое-либо значение.

Enter Lusk, его коллеги Альберто Франческетти и Жибин Линь, а также набор мощных вычислительных инструментов, и, похоже, спор наконец улажен. Выполнив большое количество «вычислительных экспериментов», они смогли точно увидеть, как электроны, дырки и фотоны взаимодействуют в квантовых точках разного размера, что дало объяснение того, как работает МЭГ и почему она становится лучше, когда точки становятся меньше.Суть в том, что размер точки определяет, какие экситоны легче всего расщепляются, а маленькие точки лучше всего расщепляют свои любимые экситоны.

«Это действительно необычное поведение, которое происходит только из-за того, как мы упаковываем одни и те же старые материалы. Ключевым моментом является создание тонкой пленки, которая, если вы присмотритесь, будет заполнена очень крошечными частицами », — говорит Ласк. Поскольку результаты были опубликованы в знаковой статье в апреле 2011 года в журнале ACS Nano, они придали энергии всей области исследований МЭГ.

«Мы можем сидеть здесь как экспериментаторы и измерять кучу материалов, но проблема в том, что сначала нужно изготовить материал, а затем провести измерения. На это нужно время, — говорит Бирд. «Это очень полезно, когда теоретик может сначала сказать, посмотрите на форму X или композицию Y. То, что Марк и его коллеги сделали в Mines, было показать, что на самом деле есть эффект [в использовании квантовых точек]. Он помог продвинуть теорию вперед ».

Делаем один там, где два

С тех пор экспериментаторы из Mines, NREL и других организаций применяли идею квантовых точек к различным материалам, включая кремний, с многообещающими результатами.В декабре 2011 года Бирд опубликовал статью в Science, в которой показано, что солнечный элемент, сделанный из квантовых точек селенида свинца, производит от двух до трех электронно-дырочных пар на приходящий фотон. «Это работает, но мы еще не достигли этого», — говорит Бирд, отмечая, что существует много шагов между производством нескольких экситонов внутри клетки и выработкой большей мощности.

Тем временем Ласк вернулся к компьютеру, работая над теоретической моделью новой паучьей молекулы, предназначенной для поглощения фотонов с более низкой энергией на своих ногах и запуска полученных экситонов в его центр, где они собирались бы, чтобы создать единую молекулу более высокого уровня. -энергетический экситон, прямо противоположный МЭГ.«Идея состоит в том, чтобы сделать солнечный элемент, который можно было бы разместить в местах, где мало солнца или где очень плотная атмосфера», — говорит он.

Он также ищет способы «расширить танец» между дырой и электроном внутри квантовой точки, позволяя им прыгать через материал вместе, прежде чем, наконец, разделить их на части, чтобы образовался ток. Это сделало бы солнечные элементы еще лучше, потому что экситоны можно было бы отделить друг от друга в отдельном куске материала, который делает это очень эффективно.Для этого он берет пример с листьев, где экситоны могут преодолевать необъяснимо большие расстояния по пути к специализированным центрам по производству сахара.

«В большинстве материалов танец быстро исчезает, но листья растений каким-то образом поддерживают его жизнь», — объясняет Ласк. «У них действительно есть вся эта штука с квантовым транспортом, и я хочу, чтобы наши солнечные батареи тоже делали это».

В других лабораториях REMRSEC ученые берут такую ​​фундаментальную науку и продвигают ее вперед, разрабатывая способы включения материалов, сделанных из этих крошечных точек, в тонкие листы солнечных элементов, которые когда-нибудь можно будет легко и дешево применить в американских домах и офисных зданиях. .

«Если вы посмотрите на разнообразие навыков, которыми мы обладаем в этом центре, это просто невероятно. У нас есть физики, химики, материаловеды, инженеры-химики, инженеры-механики и прикладные математики, которые все вместе работают над этим, — говорит Крейг Тейлор, директор REMRSEC. «Мы абсолютный лидер в этой области».

Итак, насколько эффективными могут стать солнечные панели в следующем десятилетии, если все это сработает?

«Сорок процентов — это, вероятно, действительно хорошее число на данный момент», — говорит Ласк.«Если бы мы могли удвоить эффективность солнечных панелей, это было бы похоже на удвоение количества солнечных панелей на планете. Тогда панели на моей крыше могут питать мой дом , а заряжать электромобиль. Было бы здорово ».

Как работают обычные фотоэлектрические элементы

Практически все фотоэлектрические элементы, используемые сегодня, основаны на замечательных свойствах кремния для выработки электричества. Когда фотон солнечного света поглощается атомом кремния, он заставляет один из его электронов перемещаться на более высокий энергетический уровень, создавая «дыру» в атоме, где он находился.Электроны на соседних атомах могут перемещаться, чтобы заполнить эту дыру, оставляя новую дыру на атоме, который они только что оставили. Таким образом, и электрон, и дырка могут свободно перемещаться по материалу. В то время как пара, вместе называемая экситоном, остается связанной ненадолго, энергичное колебание соседних атомов в конечном итоге разделяет их.

Кремниевый кристалл с любым количеством электронов с высоким уровнем энергии и соответствующими дырками, перемешанными вместе, не генерирует электричества, если их нельзя отсортировать.В этом заключается магия фотоэлементов.

В процедуре, называемой легированием, к кремнию добавляются следовые количества определенных примесей для создания электростатического заряда: легирование бором приводит к тому, что кремний приобретает отрицательный заряд; допирование фосфором делает его положительным.