Новое исследование солнечной энергии, проведенное Аризонским государственным университетом, показывает, что тандемные фотоэлектрические модули на основе кремния, которые преобразуют солнечный свет в электричество с более высокой эффективностью, чем существующие модули, будут становиться все более привлекательными в США
На этой неделе в журнале Nature Energy была опубликована статья, в которой исследуются затраты и повышенная эффективность новой солнечной технологии под названием «Технико-экономическая жизнеспособность тандемных фотоэлектрических модулей на основе кремния в Соединенных Штатах». Авторами статьи являются инженерная школа ASU Fulton, доцент-исследователь Чжэншань Дж. Ю, аспирант Джо В. Карпентер и доцент Захари Холман.
Инициатива SunShot Министерства энергетики была запущена в 2011 году с целью сделать солнечную энергию конкурентоспособной по стоимости с традиционными источниками энергии к 2020 году. Программа достигла своей цели в 0,06 доллара за киловатт-час на три года раньше, а новая цель - Установлено 0,03 доллара за киловатт-час к 2030 году. Повышение эффективности фотоэлектрических модулей является одним из способов снижения стоимости солнечной электроэнергии для достижения этой новой цели. Если цель будет достигнута, ожидается, что к 2030 году в США будет утроено количество солнечных батарей, установленных в США, по сравнению со сценарием обычного развития событий.
Но, по словам Холмана, «доминирующая существующая технология - кремний - находится более чем на 90% пути к своему теоретическому пределу эффективности», что вызывает необходимость изучения новых технологий. Однако более эффективные технологии, несомненно, будут более дорогими, что побудило Холмана и соавторов задаться вопросом: «Оправдывает ли удвоение эффективности модуля удвоение стоимости?»
Тандемные модули состоят из двух взаимодополняющих фотоэлектрических материалов - например, перовскитового солнечного элемента поверх кремниевого солнечного элемента - чтобы наилучшим образом использовать весь спектр цветов, излучаемых солнцем, и превзойти эффективность любого из составляющих солнечных элементов на его собственный. Исследование было разработано, чтобы определить, насколько более дорогими могут быть высокоэффективные тандемные фотоэлектрические модули и по-прежнему ли они могут конкурировать на развивающемся рынке солнечной энергии.
Результаты показывают, что на ожидаемом рынке солнечной энергии для жилых помещений США в 2020 году предполагаемые тандемные модули с 32-процентным КПД могут стоить более чем в три раза больше, чем прогнозируемые 22-процентные кремниевые модули, и при этом производить электроэнергию по той же цене. Эта надбавка, однако, представляет собой наилучший сценарий, предполагающий, что выход энергии, скорость деградации, срок службы и условия финансирования тандемных модулей аналогичны тем, которые используются только для кремниевых модулей. В исследовании также признается, что значения надбавки к стоимости будут варьироваться в зависимости от региона.
Наше предыдущее исследование определяет технологический ландшафт тандемов; это исследование рисует экономический ландшафт для этих будущих солнечных технологий, которые только сейчас создаются в лабораториях. Оно сообщает исследователям, сколько денег им разрешено тратить на реализацию повышение эффективности, ожидаемое от тандемов», - говорит Ю.