31 янв. 2008 г.

Очередной технический прорыв в производстве солнечных батарей

29 марта 2002 в престижном журнале «Наука» (Science) появилась статья учёных из университета Калифорнии в Бёркли (Berkeley) Пола Аливисатоса (Paul Alivisatos -- сотрудничает также в лаборатории Лоуренса в Бёркли), Уэнди Хъюин (Wendy Huynh) и Янке Диттмера (Janke Dittmer) «Солнечные элементы на гибридном наностержневом полимере» (Hybrid Nanorod-Polymer Solar Cells). Там утверждается, что возглавляемая доктором Аливисатосом — профессором химии и соучредителем корпорации Nanosys -- группа открыла новаторский наноматериал для эффективного улавливания солнечной энергии. Нанокомпозитные устройства могут производиться недорогими методами и обеспечат добычу солнечной энергии эффективнее по цене, чем обычные технологии. Есть надежда, что солнечные батареи этого типа будут конкурентоспособны с традиционными источниками электричества.

Представляя статью, доктор Аливисатос сказал журналистам: «Традиционные кремниевые солнечные элементы дороги даже при крупномасштабном производстве, требуют крайне высоких температур, высокого вакуума и многочисленных литографических операций. Вот почему мы решили использовать гибридный нанокомпозитный подход — включение неорганических нанометровых стержней в органические полупроводниковые плёнки. Гибридные элементы из полимера с наностержнями можно изготовлять в массовых количествах при приемлемых условиях без любого из этих сложных и дорогих этапов... Выращивая наностержни определённого диаметра, мы можем также точно управлять полосой поглощения нанокомпозита, приспосабливая его для оптимального поглощения окружающего света; этого невозможно добиться от традиционных полупроводниковых материалов».

Президент и генеральный директор Nanosys Ларри Бок (Larry Bock) прокомментировал: «До сих пор высокие затраты на производство фотоэлектрических элементов делали солнечную энергию слишком дорогой для конкуренции с обычным электричеством, в массовых количествах поставляемым энергосистемами. Открытие доктора Аливисатоса создаст солнечные элементы, способные конкурировать с самыми эффективными полупроводниковыми элементами, но производимые дёшево и буквально километрами в день. Этот прорыв особенно важен в свете принятия на прошлой неделе сенатом США законопроекта, требующего, чтобы к 2020 году 10% электричества в США добывалось из возобновляемых источников».

Профессор Кит Барнхэм (Keith Barnham) из лондонского имперского колледжа (Imperial College) -- один из ведущих в мире экспертов по солнечной энергии и пионер использования квантовых наноструктур для создания высокоэффективных солнечных элементов -- заявляет: «В последнее время многие интересуются возможностью создания дешёвых пластмассовых солнечных элементов. Однако эффективность этих пластмассовых элементов сейчас слишком мала для коммерческой эксплуатации. Группа профессора Аливисатоса добилась прорыва, включив наностержни в полимерные устройства и таким образом придав им многие свойства обычных высокоэффективных кристаллических элементов. Я думаю, что этот гибридный подход -- самый многообещающий путь к достижению эффективности, необходимой для придания пластмассовым солнечным элементам коммерческой жизнеспособности. Он поможет сделать солнечное электричество конкурентоспособным с ископаемыми топливами».

В 2001 году всемирные продажи фотоэлектрических систем оценены более чем в $1 млрд. По данным Национальной лаборатории возобновляемой энергии министерства энергетики США рынок солнечной энергии в последнее десятилетие возрастал на 25% в год, а к 2020 году достигнет $15 млрд.

В США сейчас из возобновляемых источников -- вроде солнечной энергии -- добывается менее 2% электричества. Сенат США одобрил законопроект, требующий, чтобы все частные энергосистемы получали из возобновляемых источников не менее 10% электроэнергии. Вместо строительства собственных генераторов энергосистемы могут покупать на открытом рынке у других компаний кредиты на возобновляемую энергию.

Недавно созданная компания Nanosys, Inc. сосредоточилась на разработке систем, использующих нанотехнологии. Среди них -- новые и запатентованные нанометровые нульмерные (точечные) и одномерные (стержневые) материалы -- нанокристаллы, нанопроволоки, нанотрубки. Они используют уникальные фундаментальные электрические, магнитные, оптические свойства, а также возможности к сочетанию, связанные с веществами, используемыми в нанометровых размерах. Ожидается, что устройства, построенные с использованием нанотехнологий, революционизируют широкий спектр отраслей -- от химических сенсоров до оптоэлектроники и компонентов компьютеров. Они обещают радикальные улучшения скорости, чувствительности, энергопотребления, плотности размещения компонентов и уровня их интеграции.