Гетероструктурные солнечные модули – история технологии, предварительный обзор и сравнение с мировыми аналогами

Солнечные батареи на полупроводниковых гетероструктурах

Совсем недавно в Пекине прошли большие торжества и военный парад, посвященные 70-летию победы во Второй Мировой войне. В эти дни китайцам повезло наблюдать редкое зрелище — ясную погоду над Пекином и его центральной площадью Тянь Ань Мэнь. Для того, чтобы провести торжества на высоком уровне, китайское правительство на несколько дней остановило работу множества промышленных предприятий в Пекине и его окрестностях, было существенно уменьшено число автомобилей на улицах города. Это было сделано для того, чтобы над Пекином было чистое небо и не было привычного уже для этого города смога. Ведь в некоторые дни Пекин выглядит так, как показано на этом фото:

Смог в Пекине

Такая же картина может ожидать и наши города, если не принять мер по борьбе с загрязнениями воздуха. А, как известно, одним из источников вредных выбросов в атмосферу являются электростанции, работающие на ископаемом топливе, в первую очередь это котельные и теплоэлектроцентрали, работающие на угле. Так что просто необходимо искать альтернативные источники энергии, которые не будут приводить к загрязнению воздушного пространства на нашими городами. И одним из перспективных направлений в решении этой задачи является использование солнечной энергии на основе фотоэлектрических преобразователей. В будущем солнечные батареи должны занять львиную долю на рынке электроснабжения, вытесняя более затратные и опасные с точки зрения экологии методы.

По сообщениям отечественных специалистов, именно за солнечными батареями будущее электрических поставок. Они уже в ближайшем будущем могут оттеснить угольные и даже атомные станции, которые помимо пользы для человечества еще являются и опасными для экологической ситуации в регионе, где они расположены. К тому же недавно, а именно в августе текущего года, произошел значительное снижение стоимости кремния, который является важнейшей составляющей для разработки солнечных батарей. А ведь солнечные батареи на основе кремния в настоящее время являются основным видом фотоэлектрических преобразователей. И снижение стоимости кремния должно привести к снижению цены солнечных батарей, а следовательно, и к снижению цены получаемой на их основе электроэнергии, то есть к повышению экономической эффективности их использования.

Одним из видов солнечных батарей на основе кремния являются батареи на полупроводниковых гетероструктурах — материалах, свойства которых нобелевский лауреат Жорес Алферов исследовал в 60-х годах, когда был еще только простым кандидатом физико-математических наук, а в 2000 году получил за это Нобелевскую премию по физике.

Как сообщил корреспонденту ТАСС Евгений Теруков, заведующий лабораторией физико-химических свойств полупроводников Физико-технического института им. А.Ф.Йоффе (ФТИ РАН), заместитель генерального директора Научно-технического центра тонкопленочных технологий в энергетике, созданного при Физтехе, в 2016 году в России начнется производство солнечных батарей на основе изобретений Ж.Алферова.

«Изобретение Жореса Ивановича станет основой второго поколения научно-исследовательских опытно-конструкторских работ (НИОКР) для массового производства российских солнечных батарей. Это стало возможно благодаря тому, что Китай обвалил рынок кремния — важнейшего компонента полупроводниковых гетероструктур. Он подешевел с 200 до 20 долларов, сравнявшись со стоимостью стекла», — сказал Теруков, уточнив, что технологии с применением идеологии гетероструктур поступят на производство в Новочебоксарске в середине 2016 года.

Как изменится конструкция и КПД солнечных батарей

Используемые сейчас тонкопленочные технологии предполагают нанесение кремниевого слоя в 2-3 микрона на стеклянную основу. Один элемент размером 1,1 на 1,4 квадратных метра дает 140 ватт при стоимости 8000 руб, КПД 10-12%, окупаемости за 10-12 лет и 20-летней гарантии. Стекло из конструкции убирают, заменяя его кристаллическим кремнием с применением полупроводниковых гетероструктур Алферова. В результате стоимость модуля снизится вдвое, а КПД возрастет вдвое, до 20%, то есть при тех же габаритах, модуль будет работать в 4 раза эффективнее, — рассказал Теруков.

Усовершенствованные солнечные батареи предполагается использовать для создания автономных систем энергоснабжения мощностью от 100 кВт в местах, удаленных от электросетей — в Сибири, на Алтае, на Дальнем Востоке, а также для создания солнечных электростанций с мощностью от 10 МВт в тех же регионах, а также на Кавказе и в Крыму, — сообщил Теруков. Перспективность размещения солнечных батарей связана с количеством солнечных дней в году.

Нобелевский лауреат вернулся в лабораторию

Ранее Нобелевский лауреат Жорес Алферов сообщил, что возвращается в экспериментальную физику и займется усовершенствованием солнечных батарей.

«Практическая цель наших исследований — повышение эффективности солнечных батарей и новые принципы реализации интегральных схем», — рассказал Алферов корр. ТАСС.

По мнению ученого, к середине XXI века получать, «упаковывать» и использовать энергию Солнца человеку станет выгоднее, чем получать энергию в результате горения нефтепродуктов и расщепления атомного ядра.

«КПД солнечных батарей растет, уже через 10-15 лет фотоэлектроэнергетика станет очень экономически выгодной, а к середине XXI века может вытеснить энергию от горения углеводородов и атомную энергетику», — сказал ученый.


Открытая лекция академика Российской академии наук, лауреата Нобелевской премии по физике, члена наблюдательного совета СГАУ Жореса Ивановича Алфёрова.

Тема лекции: «Год света. Эффективная генерация и преобразование света». Он тут много говорит про роль фотовольтаических преобразователей.

altenergiya.ru

Гетероструктурная солнечная батарея HEVEL 300 (24 В, 300 Вт)

НОВЕЙШИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ МОДУЛИ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА МАРКИ HEVEL (ХЕВЕЛ) ПО ТЕХНОЛОГИИ ГЕТЕРОПЕРЕХОДА ОЖИДАЮТСЯ. ЦЕНА НА ДАННЫЙ МОМЕНТ ПОКА НЕ ОБЪЯВЛЕНА.

 

ОСТАВЛЯЙТЕ ЗАЯВКИ, МЫ ПРОИНФОРМИРУЕМ ВАС, КОГДА ДАННЫЕ СОЛЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ ПОСТУПЯТ В ПРОДАЖУ!

 

Весной 2017 года, в апреле, производственная линия завода HEVEL (Хевел) была переоборудована для выпуска новых гетероструктурных солнечных модулей. Проектный ежегодный объем выпуска солнечных панелей составляет 160 МВт и планируется его увеличение до 240 МВт. Территориально завод по производству солнечных батарей располагается в Чувашской Республике, г. Новочебоксарск.

 

Солнечные батареи, выполненные по гетероструктурной технологии - одни из наиболее высокопроизводительных и имеющих большие перспективы на рынке. Гетероструктурная технология (HJT) является гибридом (совмещением) кристаллической и тонкопленочной технологий исполнения солнечных элементов. Результатом служит объединение ключевых преимуществ как кристаллических панелей (довольно высокий КПД, малая степень световой деградации), так и тонкопленочных (незначительное падение производительности при нагреве ячеек, более высокая эффективность в улавливании рассеянного и отраженного света). Эффективность гетеропереходных модулей HEVEL превосходит показатели классических поликристаллических модулей.

 

Общие характеристики солнечного модуля

Срок службы, не менее, лет

25

Технология ячеек

монокристаллическая пластина / гетеропереход

Количество ячеек, шт

60

Клеммная коробка, степень защиты

IP67

Сечение кабеля, кв. мм.

4

Тип коннекторов

MC4

Температура окружающей среды, °C

-40 ... +40

Размеры (Д х Ш х Т), мм

1671 х 1002 х 42

Вес, не более, кг

19

Площадь, кв. м.

1,67

 

Электрические характеристики солнечного модуля

Номинальная мощность, Вт

300 ± 5

Напряжение холостого хода, В

43,16

Ток короткого замыкания, А

9,29

Напряжение при максимальной мощности, В

34,50

Ток при максимальной мощности, А

8,61

КПД не менее, %

17,92

Коэффициент заполнения

0,74

 

Температурные характеристики солнечного модуля

Температурный коэффициент номинальной мощности, %/°C

- 0,28

Температурный коэффициент напряжения холостого хода, %/°C

- 0,24

Температурный коэффициент тока короткого замыкания, %/°C

0,04

Номинальная рабочая температура модуля, °C

38,8

tiu.ru

Первые российские гетероструктурные солнечные модули на кремнии с повышенной эффективностью

В конце 2014г. резидент Кластера энергоэффективных технологий Фонда «Сколково» НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе на опытной технологической линии изготовил промышленные прототипы гетероструктурных солнечных модулей на кристаллическом кремнии по технологии HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer).

Полученные образцы показали эффективность преобразования в размере около 20% и хорошую воспроизводимость по всей площади реактора установки KAI 1200, на которой производился рост гетероструктурных солнечных элементов. Как сказано в официальном сообщении компании, с целью дальнейшего увеличения КПД запланированы исследовательские работы по отработке технологических процессов химической обработки поверхности пластин кристаллического кремния, режимов осаждения слоев аморфного кремния, изготовления контактной сетки.

Прототип HIT модуля (фото НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе)

«В последние годы наблюдается значительный прогресс в увеличении эффективности солнечных структур такого типа и в настоящее время для лабораторных образцов достиг значения 25,6 %, что уже превышает результаты для p-n структур на кристаллическом кремнии», - говорится в сообщении НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

«В настоящее время технология HIT является одним из наиболее актуальных векторов развития в солнечной энергетике, - комментирует руководитель направления «ВИЭ и новые материалы» Кластера энергоэффективных технологий Фонда «Сколково» Юрий Сибирский. – Лабораторная и научно-исследовательская база НТЦ, созданная при содействии Фонда «Сколково», позволяют решать амбициозные научно-технические задачи, в том числе по созданию гетероструктурных солнечных элементов на кремнии».

sk.ru

Солнечная гетероструктурная фотоэнергетика

«Солнечная гетероструктурная фотоэнергетика» - программа подготовки в магистратуре СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в рамках направления 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника».

Описание программы

Программа направлена на опережающую подготовку высококвалифицированных специалистов в области проектирования, технологии производства и эксплуатации тонкопленочных солнечных модулей широкого применения.

Профессиональная подготовка базируется на следующих дисциплинах: Физика и оптика материалов фотоэнергетики; Диагностика материалов и структур микро и опто-электроники; Фотоэлектрические тонкопленочные преобразователи солнечной энергии; Оптико-физические методы исследования материалов и структур; Метрология тонкопленочных солнечных модулей и энергоустановок; Технологические основы формирования и оборудование для производства тонкопленочных солнечных модулей; Лазерные технологии и лазерная обработка в производстве солнечных модулей и включает междисциплинарный проект "Проектирование, технология и метрология солнечных фотопреобразователей.

Магистранты изучают базовые физические процессы преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию, конструктивные особенности тонкопленочных фотопреобразователей, их работу в составе автономных и сетевых электростанций.

Выпускающая кафедра

Особенности программы

Отличительной особенность программы является тесная связь процесса обучения с производством и диагностикой реальных солнечных модулей. Часть лабораторных и практических занятий, а также все виды практик проводится на базе ООО «Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им.А.Ф.Иоффе», оснащенном самым современном оборудованием.

Трудоустройство выпускников

Выпускники магистратуры по этой программе востребованы на предприятиях, занимающихся разработкой, производством и эксплуатацией солнечных модулей. К ним относятся: ФТИ РАН им. А.Ф. Иоффе, ООО «НТЦ тонкопленочных технологий в электронике при ФТИ им.А.Ф. Иоффе», ООО «Хевел» (г. Новочебоксарск), НПК ГОИ им. С.И. Вавилова, ОАО ЦНИИ «Электрон» и другие.


etu.ru

Солнечные батареи для дома, дачи и похода

Солнечные батареи "Хевел" (HEVEL) - российского завода солнечных батарей на основе микроморфной (тонкопленочной технологии), расположенного в г. Новочебоксарск. Весной 2017 года стартовало производство передовых гетероструктурных солнечных модулей по новейшей технологии, обладающей высоким КПД, улучшенными показателями при работе в условиях отсутствия прямого солнца и низким температурным коэффициентом.

Солнечные батареи Seraphim Solar самыми первыми прошли самый строгий в отрасли стресс-тест, известный как Thresher Test. В солнечных батареях Seraphim Eclipse используется новая технология сборки собственной разработки - так называемые "безразрывные" фотоэлементы. Применение данной технологии, помимо притягательного внешнего вида, позволило значительно повысить отдачу энергии с единицы площади (более высокий КПД) и ощутимо уменьшить воздействие фактора снижения срока службы солнечного модуля при затенениях вследствие эффекта "горячей точки" (локального нагрева).

Солнечные батареи Axitec - высокоэффективные европейские фотоэлектрические модули премиум-класса с очень привлекательным соотношением "цена-качество", которые предлагаются нашим клиентам с максимальным гарантийным сроком - 12 лет. Импортируются в Россию напрямую, без длинной цепочки посредников, что позволяет держать цены на достаточно низком уровне. Axitec - выбор тех, кто ценит немецкое качество.

Солнечные батареи ФСМ (FSM) и TopRaySolar изготовляются в Китае, однако обладают хорошим качеством, что позволяет производителю предоставлять гарантию на модули 10 лет.

Средний КПД солнечной батареи из поликристаллического кремния составляет 13-16%, из монокристаллического кремния - 14-17%. Новейшие гетероструктурные солнечные батареи Хевел (HEVEL) обладают КПД более 20% (КПД ячеек 22%), что делает их одними из самых эффективных и привлекательных на российском рынке. Отличные эксплуатационные и технические характеристики в сочетании с доступной ценой делают эти фотоэлектрические модули хорошим выбором для электроснабжения маломощных удаленных объектов, дач и загородных домов. Тонкопленочные модули из аморфного кремния имеют КПД около 7-9%, но они лучше работают при высоких температурах и низкой освещенности.

smartsystems21.ru

Гетероструктурные солнечные модули стали частью системы управления зеленой энергией

STS Logistics приняла участие в проекте по поставке солнечных модулей в Таиланд.

Гетероструктурные солнечные модули стали частью системы управления зеленой энергией (Green community Energy Management System) ведущей нефтегазовой компании Таиланда.

Как пояснили CustomsForum.ru в пресс-службе STS Logistics, груз модулей был направлен к месту назначения следующим маршрутом: на заводе по производству солнечных модулей ООО «Хевел» в Новочебоксарске (Чувашская Республика) модули были погружены в 40-футовые контейнеры, автотранспортом доставлены в морской порт Санкт-Петербурга, перегружены на судно и отправлены в Таиланд по условиям поставки FOB.

«STS Logistics — постоянный партнер группы компаний „Хевел“ в организации перевозок и таможенного оформления высокотехнологичных грузов. Компания владеет необходимым уровнем экспертизы для качественной и своевременной реализации логистической части проекта по доставке и прохождению таможенных процедур подобных грузов».

Коммерческий директор STS Logistics Наталья Титова

STS Logistics — российская проектно-логистическая компания, предоставляющая услуги современной складской логистики, российского и международного экспедирования, аутсорсинг вэд от КВТ. 

STS Logistics является действующим таможенным представителем. Компания также осуществляет транспортировку грузов различной степени сложности, организует мультимодальные и проектные перевозки. STS Logistics представлена в 15 регионах России, а также в Казахстане, Нидерландах, Украине.

В структуру Группы компаний «Хевел» входят производственное подразделение (завод по производству фотоэлектрических модулей в Новочебоксарске), девелоперское подразделение (проектирование, строительство и эксплуатация солнечных электростанций) и Научно-технический центр тонкопленочных технологий в энергетике (Санкт-Петербург), который является крупнейшей в России профильной научной организацией, занимающейся исследованиями и разработками в сфере фотовольтаики.

infimir.ru

В России началось строительство первой солнечной электростанции на гетероструктурных модулях

В Майминском районе Республики Алтай началось строительство четвертой солнечной электростанции (СЭС) в регионе мощностью 20 МВт.

Инвестором и генеральным подрядчиком строительства Майминской СЭС выступают структуры группы компаний «Хевел». Завершить строительство и ввести объект в эксплуатацию планируется к сентябрю 2017 года.

«Республика Алтай – первый в России регион, в котором создан кластер возобновляемой энергетики. Это особенно актуально для нашей туристически привлекательной, экологически чистой республики, где активно развивается «зеленая экономика». Уверен, в перспективе солнечные электростанции станут энергетическим брендом Горного Алтая», – подчеркнул глава Республики Алтай Александр Бердников.

«Майминская СЭС – первая, которая будет построена на гетероструктурных модулях российского производства. Наш опыт работы в Республике Алтай подтверждает, что регион прекрасно подходит для развития солнечной энергетики – здесь высокий уровень инсоляции, а в сочетании с высокоэффективными модулями мы ожидаем, что годовая выработка электроэнергии составит не менее 25 ГВт*ч, что позволит существенно повысить надёжность электроснабжения района», – отметил генеральный директор группы компаний «Хевел» Игорь Шахрай.

Всего в Республике Алтай построены 3 сетевые солнечные электростанции мощностью 5 МВт каждая: в 2014 году была введена в эксплуатацию первая в России солнечная электростанция – Кош-Агачская СЭС, в 2015 – вторая очередь Кош-Агачской СЭС, а осенью 2016 года – Усть-Канская СЭС. Кроме того, с 2013 года в Республике Алтай работает первая в России автономная гибридная солнечно-дизельная энергоустановка мощностью 100 кВт, которая в круглосуточном режиме обеспечивает электроснабжение села Яйлю.

Планируется, что к 2019 году общая установленная мощность солнечной генерации в Республике Алтай достигнет 90 МВт. Соответствующая договоренность была закреплена в соглашении между правительством Республики Алтай и группой компаний «Хевел», подписанном в рамках Петербургского международного экономического форума в 2016 году.

www.hevelsolar.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *