В марте 2007 года европейские лидеры обязались установить долю возобновляемых источников энергии в потреблении на уровне 20% к 2020 году. Если будут соблюдены определенные условия, возобновляемые источники энергии (доля которых сегодня составляют 8,5%), такие как солнечная энергия, вполне могут способствовать минимум 20% европейского энергобаланса в течение десяти лет.
ALCIMED, компания, занимающаяся консалтингом и поддержкой принятия решений, специализирующаяся на науках о жизни (здравоохранение, биотехнологии, агропродовольствие), химии, материалах и энергетике, а также на высокотехнологичных отраслях, недавно глубоко изучила случай чистых технологий., фотоэлектрика.
Согласно этому исследованию, фотоэлектрическая промышленность представляет собой исключительный рычаг в области чистых технологий. Действительно, потенциал его развития в основном основан на двух технологиях, основанных на кремнии: кристаллическом кремнии и аморфном кремнии.
Кристаллический кремний, признанная и в настоящее время зрелая технология, в значительной степени доминирует и занимает почти 90% рынка, а аморфный кремний имеет значительные преимущества, которые могут сделать его мощным драйвером роста фотоэлектрической энергии.
Основное различие между этими двумя технологиями заключается в структурировании фотоэлектрических элементов и, следовательно, в производственных процессах:
- Фотоэлектрические элементы на основе кристаллического кремния состоят из слоев упорядоченного кремния, что требует трудоемкого и дорогостоящего процесса,
- Слои аморфного кремния, с другой стороны, имеют неупорядоченную структуру. Благодаря значительно более высокому коэффициенту поглощения света солнечного спектра толщина слоя аморфного кремния значительно уменьшается: он наносится «тонким слоем», толщиной в 300-400 раз меньшей, чем у ячейки из кристаллического кремния..
Более того, процесс изготовления элементов на основе аморфного кремния имеет тройное преимущество: он менее сложен, менее энергозатратен и потребляет значительно меньше сырья, чем многоступенчатый процесс очистки для производства кристаллических кремниевых элементов.
Но тогда почему линза преобладает?
По словам Кристиана Озера, консультанта по энергетическому направлению ALCIMED: «Фотоэлектрические системы на основе кристаллического кремния достигают эффективности около 15%, а для аморфного кремния эту величину можно разделить на два».
Доминирование хрусталика можно объяснить, прежде всего, историей фотовольтаики. Действительно, развитие фотоэлектрической энергии в 1960-х годах опиралось на развитие полупроводниковой промышленности (которая требует сверхчистого кристаллического кремния), в то время как методы производства тонких пленок были известны очень мало.
До недавнего открытия фотоэлектрических систем кремний, используемый для элементов, в основном изготавливался из электронных отходов. Ячейки на основе кристаллического кремния постепенно повышали эффективность по мере их разработки, а более поздний аморфный сектор еще не испытал такой кривой обучения и развития.
Тонкие пленки по-прежнему в основном используются в устройствах с низким энергопотреблением, таких как калькуляторы или часы
Однако если увеличить площадь поверхности тонких пленок, дефицит выхода аморфного кремния может быть восполнен. Кроме того, его сектор становится конкурентоспособным в тех случаях, когда имеются большие площади.
По словам Кристиана Озера: «Для заданной установленной мощности требуемая площадь поверхности в тонких слоях почти вдвое больше, чем в системе на основе кристаллического кремния. Однако благодаря значительно более низким производственным затратам тонкопленочное решение не стоит дороже».
Промышленная кровля представляет собой пример особенно актуального применения аморфного кремния
Разрабатываются различные проекты, такие как установка 10 000 м2 тонких слоев на крыше логистической платформы в Сенарте в Сене и Марне.
Легкость тонких слоев позволяет избежать установки дополнительной конструкции усиления крыши, необходимой для поддержки модулей каркаса из кристаллического кремния. Таким образом, тонкие слои поставляются в рулонах и приклеиваются непосредственно к крыше.
Наконец, последний аргумент в пользу аморфного кремния для промышленных крыш: тонкие слои менее чувствительны к частичному затемнению поверхности или к высоким внешним температурам, чем кристаллический кремний.
Тонкие слои на основе аморфного кремния воплощают в себе фотоэлектрическую технологию с высоким потенциалом. Однако давайте не будем забывать и о других малоизвестных секторах разработки, таких как тонкие слои на основе кадмия, теллура или органических материалов.
“В контексте сильной политической поддержки нет никаких сомнений в том, что в растущей отрасли фотоэлектрической энергетики будет наблюдаться рост использования тонких пленок аморфного кремния. Мы также можем оценить, что ее доля на рынке фотоэлектрической энергии, составляющая в настоящее время около 5%, к 2020 году как минимум удвоится», - резюмирует Ванесса Годфрой, руководитель энергетического направления ALCIMED.
Также читайте
- Может ли солнечная энергия быть эффективной и эстетичной?
- Что такое энергоэффективность?
- Водород, энергетика с определенным будущим
- Солнечная энергия, следуйте маркировке качества