Текст 5, вопросы 43-52 | Официальный практический тест SAT №6

Установка солнечных панелей продолжает быстро расти, но индустрия производства солнечных панелей находится в упадке, потому что предложение намного превышает спрос. Плохой рынок может замедлять инновации, но движение вперед продолжается; судя по настроению на этой неделе на конференции специалистов IEEE Photovoltaics в Тампе, штат Флорида, люди в отрасли с оптимизмом смотрят на ее долгосрочные перспективы.

Технология, которая удивляет почти всех, – это обычный кристаллический кремний. Несколько лет назад кремниевые солнечные панели стоили 4 доллара за ватт, и Мартин Грин, профессор Университета Нового Южного Уэльса и один из ведущих исследователей кремниевых солнечных панелей, заявил, что они никогда не будут ниже 1 доллара за ватт. «Теперь дошло до чего-то вроде 50 центов за ватт, и есть разговоры о достижении 36 центов за ватт », – говорит он.

Министерство энергетики США поставило цель достичь к 2020 году менее 1 доллара в ватт – не только для солнечных батарей, но и для полных, установленных систем. Грин полагает, что солнечная промышленность достигнет этой цели даже раньше. Если это так, это приведет к тому, что прямые затраты на солнечную энергию составят шесть центов за киловатт-час, что ниже, чем средняя стоимость энергии с нового станции природного газа.

Все сектора отрасли, занимающиеся производством кремниевых солнечных панелей, искали способы сократить расходы и повысить выходную мощность солнечных панелей, что привело к устойчивому сокращению затрат. Зелёный указывает на нечто более приземленное, вроде пасты, используемой для трафаретной печати некоторых функций на солнечных панелях. Лаборатория Грина построила солнечную батарею в 1990-х годах, который установил рекорд эффективности для кремниевых солнечных элементов – рекорд, который стоит по сей день. Чтобы добиться этого, ему пришлось использовать дорогие методы литографии, чтобы сделать тонкие провода для сбора тока от солнечного элемента. Но постепенные улучшения позволили использовать трафаретную печать для получения более тонких линий. Недавние исследования показывают, что методы трафаретной печати могут давать линии толщиной до 30 микрометров – примерно ширины линий, которые Грин использовал для своих рекордных солнечных элементов, но с затратами, намного меньшими, чем его методы литографии.

Тем временем исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии изготовили гибкие солнечные элементы для нового типа стекла от Корнинга под названием “Гибкое стекло”, которое является тонким и может быть свернуто. Тип солнечного элемента, который они изготовили, является единственным современным средством борьбы с кремнием с точки зрения крупномасштабного производства – тонкопленочный теллурид кадмия. Гибкие солнечные элементы могут снизить стоимость установки солнечных элементов, делая солнечную энергию более дешевой.

Один из бывших студентов и коллег Грина, Цзяньхуа Чжао, соучредитель производителя солнечных панелей China Sunergy, объявил на этой неделе, что он строит экспериментальную линию по производству двусторонних солнечных элементов, которые могут поглощать свет как спереди, так и сзади. Основная идея, которая не нова, состоит в том, что в течение некоторых частей дня солнечный свет падает на землю между рядами солнечных панелей на солнечной электростанции. Этот свет отражается на задней панели и может быть собираться для увеличения выходной мощности. Это особенно хорошо работает, когда солнечные панели построены на песке, который обладает высокой отражающей способностью. Если односторонняя солнечная панель может генерировать 340 Вт, двухсторонняя – до 400 Вт. Он ожидает, что панели будут вырабатывать на 10-20 процентов больше электроэнергии в течение года.

Даже в долгосрочной перспективе Грин делает ставку на кремний, стремясь воспользоваться преимуществами огромного снижения стоимости, уже наблюдаемого в технологии. Он надеется значительно повысить эффективность кремниевых солнечных панелей, комбинируя кремний с одним или двумя другими полупроводниками, каждый из которых выбран для эффективного преобразования той части солнечного спектра, которую кремний не преобразовывает эффективно. Добавление одного полупроводника может повысить эффективность от 20 до 25 процентов до 40 процентов. Добавление другого может повысить эффективность до 50 процентов, что сократит вдвое количество солнечных панелей, необходимых для данной установки. Задача состоит в том, чтобы создать хорошие связи между этими полупроводниками, что затрудняет расположение атомов кремния в кристаллическом кремнии.