Расположенный на окраине Оксфорда центр исследований и разработок в области солнечной энергетики выглядит как любой другой унылый промышленный объект в лучах октябрьского солнца. Но для энтузиастов зеленой энергетики лаборатория Oxford PV так же увлекательна, как шоколадная фабрика Чарли.
Десятки солнечных элементов в начале дня передаются ученым, которые приступают к экспериментам: настраивают их состав, испытывают на стресс в климатических камерах и приближают микроскопы, чтобы отделить хорошие элементы от плохих.
Их секретный ингредиент? Перовскит, кристаллическая структура, которая повышает эффективность солнечных панелей при наложении на традиционные кремниевые элементы.
Компания Oxford PV, возникшая на основе исследовательского проекта Оксфордского университета и имеющая завод в окрестностях Берлина — лидер в производстве тандемных солнечных батарей на основе перовскита и кремния.
Сейчас Oxford PV пожинает плоды опережающего развития перовскита, имея широкие права на интеллектуальную собственность и заключив сделку с американской коммунальной компанией.
Никого не нужно убеждать в том, что будущее за солнечной энергией. Помимо того, что солнечная и ветряная энергия лучше для климата и энергетической безопасности, сейчас они являются самыми дешевыми способами производства электроэнергии почти в каждой стране.
Но традиционные кремниевые солнечные батареи уже на пределе своей эффективности - около 26 процентов солнечного света преобразуется в электрическую энергию.
«Мы находимся в середине последней волны умирания солнечной энергетики, будь то в Европе из-за китайской конкуренции или в США из-за провала некоторых новых тонкопленочных фотоэлектрических компаний», - сказал генеральный директор Oxford PV Дэвид Уорд.
В последнее десятилетие мало кто оспаривал позиции кремния - а это зачастую минимальный срок, необходимый для прорыва новой инновационной технологии».
Основанная в 2010 году компания Oxford PV только сейчас видит, как коммерческий мир просыпается к потенциалу перовскита на кремнии, для которого она достигла мирового рекорда эффективности ячейки в 29,5 процента в 2020 году.
С тех пор в перовскито-кремниевом тандеме появилось, по словам Уорда, «множество компаний», которые в основном играют в догонялки.
«Переломный момент наступает очень быстро, и так было во всей фотоэлектрической промышленности во всех поколениях кремния», - добавляет Уорд.
Перовскит - это органический минерал, открытый в России в 1800-х годах, который был назван в честь минералога Льва Перовского. Он также описывает кристаллическую структуру этого типа минерала, который может содержать различные атомы.
Перовскит в Oxford PV производится машинным способом (что делает его дешевым) и является полупроводниковым материалом, хорошо подходящим для сбора солнечного света, объясняет заместитель директора по технологиям Эд Кроссланд.
В обычной солнечной батарее кремниевые слитки нарезаются на очень тонкие пластины и раскладываются так, чтобы покрыть максимально широкую площадь. Затем добавляются металлические контакты, которые активируют кремниевый материал. В общей сложности в панель помещается около 60 ячеек.
Для тандемных ячеек перовскит покрывается сверху еще более тонким слоем (около 1 микрона против 150 микрон кремниевой пластины), что фактически создает две ячейки в одной. Перовскит невидим невооруженным глазом, но поглощает более высокий спектр солнечной энергии, чем может принять кремний.
Вырабатывая больше энергии на панель, «перовскит на кремнии - это следующая технологическая идея, которая поднимет солнечную энергетику выше, чем это может сделать только кремний», - говорит Кроссланд. Если теоретический предел эффективности кремния составляет 29 процентов, то тандемный элемент может достичь 43 процентов.
Дополнительные затраты на добавление перовскитового слоя с лихвой перекрываются стоимостью этой дополнительной энергии, объясняет Уорд, что делает ее «несомненной» для коммерческих партнеров.
О своем интересе к перовскитовым солнечным панелям заявили самые разные потребители - от домовладельцев до крупных коммунальных компаний.
В сентябре 2024 года компания Oxford PV поставила свои панели неизвестной американской коммунальной компании в рамках первого в мире коммерческого развертывания перовскитной тандемной солнечной технологии.
Панели устанавливаются в углу нового солнечного поля и контролируются, чтобы американская компания могла сравнить их преимущества.
Помимо «основного» производства для солнечных крыш и полей, завод Oxford PV в Бранденбурге может выпускать ячейки для более специализированных применений, например, для авиации.
