Сонячні батареї нового покоління: ціни і вигода від них

Сонячні батареї нового покоління картинка
Сонячні батареї нового покоління: ціни і вигода від них

З усіх галузей сучасної економіки найшвидше розвиваються ті, які використовують високі технології. У список таких технологічних інновацій входить і нове покоління сонячних батарей. Серійні партії якісно оновлених панелей з’являються на світовому ринку в середньому раз у два-три роки. У кожного наступного покоління фотоелектричних осередків приблизно на 20-30% більша потужність на одиницю площі та на 2-3% вищий ККД.

Сонячні панелі нового покоління – матеріали та особливості

У 2019 основними матеріалами, які використовуються в старих і нових поколіннях сонячних батарей, як і раніше залишаються:

  • кремній в монокристалах (Si-mono);
  • кремній в полікристалах (Si-poly);
  • аморфний кремній (a-Si);
  • телурид кадмію (CdTe);
  • мідно-індієвий-галієвий сульфід (CIGS).

Перший і другий варіанти застосовуються переважно в найбільших сонячних станціях планети, розташованих в сонячних регіонах – Саудівської Аравії, ОАЕ, Мексиці, пустелях Південної Америки та Китаю. Причина – у високому, до 26%, ККД таких батарей при наявності максимально сприятливих умов (близькість до екватора і майже повна відсутність похмурих днів протягом усього року). За минуле десятиліття ці ж варіанти були та залишаються лідерами і в приватному секторі – через необхідність вмістити максимальну потужність на мінімальну площу покрівель.

Третій варіант підкуповує своєю дешевизною. Тому, попри те, що ККД кращих сонячних батарей нового покоління панелей на a-Si не перевищує 12,3% (виробник – United Solar, США), вони теж користуються попитом.

Останні два варіанти поки найбільш затребувані в будівництві СЕС для бізнесу і на промислових об’єктах. Але темпи зростання ККД кожного наступного покоління тонких плівок вище, ніж у кремнієвих аналогів. Відбувається це шляхом технологічної можливості з’єднувати в одній батареї все більшу кількість шарів, кожен з яких поглинає світло різної довжини хвилі. Фізично межа ККД сонячних перетворювачів напівпровідникового типу становить:

  • одношарового кремнію ідеального очищення – 32%;
  • двошарових плівок рідкоземельних матеріалів – 42%;
  • тришарових комбінацій – 49%;
  • нескінченного числа шарів (на практиці – достатньої кількости, щоб вловлювати випромінювання всієї доступної для перетворення ліній спектра) – 68%;
  • з використанням додаткових концентраторів та інших допоміжних технологій – трохи менше 87%.

Ціна та ефективність сонячних батарей нового покоління

На даний момент в ТОП-5 світового ринку за обсягом продажів присутні п’ять компаній, у тому числі дві – повністю китайські, одна належить канадцям, одна корейцям (з виробничими потужностями в тій же КНР), і лише одна американська – First Solar.

Сьогоднішнє покоління сонячних перетворювачів останньої – панелі Series 6 TM з ККД до 18% значно дешевше тих же німецьких CIGS, і є золотою серединою за співвідношенням якості та вартості. Адже сенс установки СЕС для інвестора – розмір прибутку, а для власника приватного будинку – ще й короткий термін окупності.

СЕС нового покоління – рекордсмени

Згадати про рекордсменів у цій галузі необхідно, оскільки «сонячні» технології швидко дешевшають. У 1956-му, коли вийшла перша партія серійних моделей, собівартість осередків з розрахунку на 1 ват потужності становила $ 3500. У 2004 році ця цифра впала до $ 100. У 2019, без супутнього обладнання для СЕС, один ват генерації коштує в діапазоні від $ 0,3 до $ 1,0. І ймовірність того, що нинішні прототипи вартістю в десятки, і навіть сотні доларів за ват всього через десяток років стануть загальнодоступними, дуже висока.

Сьогодні список панелей-лідерів по ККД виглядає так:

  1. Sharp – 46,5% (використовуються переважно в космічній галузі).
  2. «Цивільні» варіанти тієї ж компанії – 39,8% (тришарові, з додатковими концентраторами-лінзами, що направляють випромінювання на осередок).
  3. Сонячні панелі нового покоління Amonix – 35% (результат був досягнутий ще у 2014 році, але через дорожнечу технології виготовлення модулів і дуже низький попит компанія зайнялася дослідницькою діяльністю з прицілом на середньострокові перспективи).
  4. IES_&_UPM – 34,7% (з двома спеціально скомбінованими шарами і тим же принципом впровадження пристроїв концентрації сонячного променя – теж поки не мають шансів масового поширення через складність виробництва та неконкурентоспроможною ціною).

Серійне виробництво

  1. Південно-Корейська компанія Hanwha (в минулому німецький банкрут Q-Cells, куплений корейцями у 2012 році). Технологія CIGS, ККД останніх серій нового покоління 22,4%. Входить до ТОП-5 лідерів світових продажів. Ціна: $ 0,8 / 1 кВт.
  2. Американський концерн Sun Power. Технологія Si-mono, ККД серії сьомого покоління SPR-327NE-WHT-D – 20,4%. Ціна: $ 0,7 / 1 кВт. У ТОП-10 рейтингу Tier-1 не входить.
  3. Американська компанія First Solar. Технологія CdTe, ККД серії шостого покоління Series 6TM – 18,4%. Ціна: $ 0,5 / 1 кВт. ТОП-5 рейтингу Tier-1.

Найближче майбутнє

Можна спрогнозувати, що в найближчому майбутньому на ринок вийдуть:

  • нові покоління сонячних батарей з багатошаровими і тандемними характеристиками (такі моделі з використанням додаткового захисту зараз успішно працюють на місяцеходах і марсоходах);
  • надтонкі осередки з товщиною кожного робочого шару-плівки в декілька мікрон, а не міліметрів (тобто вимагають в 1000 разів менше матеріалу напівпровідника для генерації того ж обсягу енергії);
  • панелі з використанням перовскитів (поки інженерам-фізикам не вдається домогтися їх прийнятного терміну довговічності);
  • батареї з дешевих, доступних і екологічно нешкідливих у виробництві та утилізації матеріалів (шляхом впровадження надмалих частинок, здатних перетворювати енергію технологія «квантових точок»).

Чи вигідні сонячні батареї нового покоління?

За співвідношення ціна/якість (всі перераховані компанії – лідери світового виробництва кожна у своєму класі – дають по 10 років гарантії на брак і 25 років гарантії на батареї) кращими варіантом будуть тонкоплівкові сонячні батареї нового покоління First Solar. При таких цінах їх продукція стає доступною і вигідною не тільки для промислових, а й для приватних споживачів. Попри нижчий ККД, у панелей на телуриду кадмію в кліматичних умовах України ефективність виявляється навіть вище, ніж у більш дорогих конкурентів:

  • в південних регіонах країни – на 5%,
  • в східних і Закарпатті – на 10%,
  • в центральних – на 15%,
  • в північних – майже на 20%.

Офіційний представник First Solar в Україні – компанія Green Tech Trade.