Новая солнечная энергетика - на полимерах

11.05.2011

На физическом факультете МГУ имени М. В. Ломоносова прошла общественная дискуссия "Полимерные технологии в гелиоэнергетике - перспективы развития". Сотрудник Международного лазерного центра МГУ, доктор физико-математических наук Дмитрий Паращук представил проект "Рулонные органические солнечные батареи". Будущее - по мнению Дмитрия Паращука - за “умными” полимерами.

Уже в ближайшие годы полимерная фотовольтаика вполне может стать конкурентоспособной. Спектр ее применения в электронике исключительно широк - от производства потребительской бытовой аппаратуры до оборонной промышленности. По прогнозам, в пятилетней перспективе объем этого рынка составит 500 миллионов долларов. Что же касается гелиоэнергетики, то все потребности России в энергии в принципе могут быть удовлетворены с помощью рулонных солнечных батарей (с эффективностью не ниже 10%) совокупной площадью всего 100 на 100 километров. По мнению Дмитрия Паращука, необходима будет примерно тысяча тонн материала с тонкопленочным (толщиной в 100 нанометров) фотоэлементным покрытием.Технологии быстрого (до 10 метров в секунду) нанесения тонкопленочных покрытий на большие поверхности разработаны в полимерной и полиграфической промышленности. Но этот футуристический проект предполагает не просто сооружение электростанций, а создание их сетевой структуры с потенциалом децентрализации.

Преимущества полимерных солнечных фотоэлементов Дмитрий Паращук видит в их незначительной массе, гибкости, технологичности производства, экологичности. Необходимо только добиться более высокой эффективности и долговечности органического фотоэлемента. И, конечно, сделать его производство дешевым. Например, сегодня эффективность изготовленных в МГУ образцов полимерных фотоэлементов площадью 13 мм² составляет 4% (при увеличении площади до 100 мм² КПД снижается до 1%).

Важная проблема, считает один из соавторов проекта, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник ФИАН Валерий Кобрянский, заключается в дефектности неупорядоченных материалов: "Мы пытаемся создать новые материалы, которые будут высокоорганизованными, с низким содержанием дефекта. И мы уже получили новые полимеры, стабильность которых возросла во много тысяч раз". Другой проблемой, по его мнению, остается поиск критериев стабильности материала. Здесь исследователи намерены применить принципы самоорганизации систем и матричного синтеза.

 Коммерциализацию проекта и его переход в промышленную стадию Дмитрий Паращук считает вполне реальным делом. Для этого полимеры надо сделать "умными", со следующими параметрами: ширина запрещенной зоны порядка 1 эВ; высокий коэффициент поглощения - α>10⁴ см^-1; поглощение света - электроны и дырки; длина их диффузии > 1/ α; время работы более 10 000 часов, температура - до 80 °С.

Именно такие полимеры послужат материалом для солнечных батарей третьего поколения.

По материалам АНИ "ФИАН-информ", www.fian-inform.ru