Питаясь энергией солнца

Солнечная энергетика давно перестала быть утопической мечтой идеалистов-экологов. Сегодня это настоящий бизнес с нешуточной конкуренцией, и выигрывает в этой борьбе тот, кто обладает самыми передовыми разработками. Дарья ЛАМПАДОВА посетила НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике и выяснила, благодаря чему Россия стала одним из лидеров мирового рынка солнечных электростанций.

В одном флаконе

Центр создан в 2010 году по инициативе крупнейшего в России производителя солнечных модулей — компании «Хевел». Нас встречает заместитель генерального директора по научной работе Евгений Теруков: «На собственном опыте мы убедились, что только интегрированная компания, способная охватить науку, масштабирование результата и производство, будет конкурентоспособна». 

В первом же помещении он демонстрирует два типа солнечных модулей: произведенные 10 лет назад и сегодня. Внешне пластины кажутся одинаковыми, но на самом деле это не так. «В начале 2000-х годов тонкопленочные технологии развивались только как альтернатива очень дорогим кремниевым. Их КПД вполовину меньше, зато цена ниже в четыре раза. 

Спустя несколько лет в Китае было налажено массовое производство кремния, и его стоимость резко упала. Как следствие, единственное преимущество тонкопленочных модулей пропало. Порядка десяти заводов в мире закрылось. Мы были в числе немногих, кому удалось модернизировать оборудование и разработать новую технологию гетероструктурного солнечного элемента».

Завод в миниатюре

В центре не просто собирают солнечные модули — здесь постоянно модифицируют саму технологию их создания. А основные производственные мощности находятся на заводе в Новочебоксарске. «В основе солнечной энергетики лежит очень простая физика, понятная даже школьнику. Сложен сам технологический процесс». Чтобы увидеть его, надеваем бахилы, белые халаты и шапочки, затем 30 секунд стоим под струей воздуха, сдувающей осевшую на одежду пыль. Оказавшись в цехе, направляемся в химическую лабораторию — именно здесь начинается создание солнечного модуля. 

Вначале металлическую подложку, основу будущей ячейки, подвергают химической обработке и очистке. Затем на нее наносят 60 кремниевых пластин и, используя плазмохимический метод, напыляют гетеропереход. Это соединение двух различных по химическому составу полупроводников, используемое для создания потенциальных ям для электронов и дырок в многослойных полупроводниковых структурах. Именно этот этап дал имя всей технологии, ведь толщина получаемого слоя кремния около 10 нм. 

После металлизации (нанесения металлической сетки для сбора тока, текущего по последовательно подключенным пластинам) из модулей формируют единую конструкцию. При этом применяют технологию умных проволок, скрепляя отдельные части вместе. 

Между производственным процессом в НТЦ и на заводе есть определенные отличия. Здесь установлено по одному реактору, тогда как в Новочебоксарске в каждой из восьми машин 30 реакторов. Кроме того, на заводе все этапы полностью автоматизированы. Человек вообще не заходит в производственное помещение, поскольку технология требует абсолютной чистоты. Но в НТЦ допустимо выполнение операций и человеком.

Настоящее и будущее

Покинув производственный цех, направляемся в переговорную для встречи с генеральным директором центра Дмитрием Ореховым. На стенах множество фотографий солнечных электростанций, установленных «Хевел» в разных уголках страны. Одна из них питает целый поселок на Алтае. «Переход на новую технологию занял у нас два года, — рассказывает гендиректор. — Год на науку, еще год на переоборудование завода: пришлось демонтировать 60 % оборудования. Зато уже через две недели после этого мы начали выпускать модули по концептуально новой технологии». 

Производительность первых ячеек составила 22 %, сейчас достигнуты стабильные 23 %. При этом один год работы модуля возвращает все энергозатраты на его создание. Но в центре не намерены останавливаться на этих цифрах: согласно оценкам, КПД в 30 % реально достижим. 
«Проект Илона Маска SolarCity провалился. А ведь он пытался сделать ровно то же, что сейчас делаем мы. Его ошибка в том, что он пытался конкурировать со сложившейся сферой, где все такие же молодые и злые. Люди заигрались в пробирки; нельзя забывать, что  какое-то открытие еще не означает, что оно может быть применимо на практике». 

Исследования показывают, что к 2030 году солнечная энергетика достигнет сетевого паритета, то есть равной окупаемости с другими видами. Это уже не утопия, а реальный прогноз развития технологий, создаваемых прямо сейчас.

Материал опубликован в газете «Мегабайт»