Разработка EPFL делает панели солнечных батарей вдвое эффективнее

В два раза больше электроэнергии для той же площади поверхности дают панели солнечных батарей Insolight. Компания, которая базируется в инновационном парке Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), разработала прототип солнечных батарей с выходом электроэнергии 36,4%, в то время как предлагаемые в настоящее время на рынке решения имеют производительность только около 18—20%. Эти результаты, которые могут представлять собой мировой рекорд, уже были проверены на прототипе Институтом Фраунгофера (Fraunhofer Institute) — независимой лаборатории, базирующейся в Германии.

Как они достигают такой высокой производительности? Прозрачная, плоская и очень тонкая оптическая система, сделанная из пластика направляет солнечные лучи на крошечную площадь поверхности ячеек с очень высокой производительностью. Эти ячейки, которые могут похвастать выходом 42%, состоит из нескольких слоев, которые были специально разработаны для поглощения различных длин волн света. Такие суперячейки стоят очень дорого, поэтому используются только в определённых секторах. Таким образом, вместо того, чтобы работать над увеличением производительности всей солнечной батареи, компания использует линзы для фокусировки световых волн на небольших сегментах суперячеек имеющих площадь всего несколько мм². «Это похоже на душ: вся вода идет вниз в один небольшой слив, нет никакой необходимости покрывать канализацией весь пол душа», говорит Лоран Кюло (Laurent Coulot) генеральный директор проекта.

Суть нововведения заключается в микросистеме слежения (microtracking system), запатентованной компанией проекта, которая захватывает 100% солнечных лучей, независимо от их угла падения. Прозрачная пластина, изготовленная методом литья под давлением, оснащена множеством миллиметровых объективов, которые выступают в качестве небольшой сети увеличительных линз. Они перемещаются на несколько миллиметров в течение дня с помощью металлической рамы. Это небольшое движение, которое происходит в режиме реального времени, как датчик определяет положение солнца, увеличивая производительность. Компания разработала новшество в Лаборатории устройств прикладной фотоники при поддержке одной из программ финансирования EPFL, которые идут на перспективные проекты. Система занимает такое небольшое пространство, что она может быть установлена, как любая панель солнечных батарей. Кристоф Мозер (Christophe Moser) выделил место для команды в своей лаборатории и предоставил им важный опыт, так как он разрабатывает солнечный концентратор для проекта получения водорода с помощью солнечного света. Модули Insolight могут представлять интерес в этой области.

Аналогичные разработки ведутся в нескольких лабораториях по всему миру, но проект EPFL имеет преимущество в том, чтобы быстро производить систему, почти готовую для рынка. «Все компоненты были разработаны с самого начала для лёгкого массового производства», говорит Матье Аккерман (Mathieu Ackermann), технический директор компании. Трое молодых основателей проекта являются выпускниками EPFL. Все они работали в промышленности, прежде чем создавать свои собственные проекты. Они начали конкретизировать свою идею в свободное время, перед созданием своей компании. «Работа в промышленности дал нам понимание того, что нам необходимо для достижения нашей цели,— разработка солнечной батареи, которую можно быстро предоставить на рынок по конкурентоспособной цене».

Учредители убеждены, что их панели солнечных батарей позволят снизить цену за кВт×ч для конечного потребителя. Система, вероятно, будет немного дороже для покупки, «но это будет быстро компенсировано дополнительной электроэнергией, созданной такими панелями», говорит Флориан Герлих (Florian Gerlich), главный операционный директор. «Стоимость панелей солнечных батарей резко снизилась в последние годы, но не достаточно для производства электроэнергии по конкурентоспособной цене», говорит он. «Для систем, установленных в домохозяйствах солнечных панелей приходится менее 20% от общей суммы затрат на установку в Соединенных Штатах в 2015 году. Даже если бы солнечные панели были бесплатны, это не всегда компенсирует стоимость всей системы. В настоящее время большая часть маржи, заработанной разработчиками солнечной энергетики происходит из субсидий. Тем не менее, эти субсидии снижаются».

Объединяя эффективность и простоту установки, основатели проекта надеются изменить положение вещей, делая фотоэлектрические системы конкурентоспособными с электроэнергией, полученной при помощи ископаемых видов топлива. «Insolight разработала новаторскую систему и эти первоначальные прототипы показывают впечатляющую производительность во внешних оценках», говорит Кристоф Балли (Christophe Ballif), директор лаборатории фотогальваники в EPFL. «Они теперь должны проверить пределы своей концепции, показать, как может функционировать система коммерческого размера и доказать экономический потенциал продукта».