Alexander Kuklev (akuklev) wrote,
Alexander Kuklev
akuklev

Новости науки: электроника

Практически незамеченным прошёл прорыв этого лета в области тонкоплёночной фотовольтаики!

Дело в том, что до самого недавнего времени в мире фотовольтаики была одна серьёзная проблема: Годные по КПД солнечные батареи удавалось изготавливать только на сверхчистых монокристаллических подложках, а такое добро очень энергоёмко и дорого производить. Исключительная энергоёмкость производства полностью сводит на нет оправданность использования таких солнечных батарей в странах с умеренным климатом. Есть целый ряд альтернативных технологий, не требующих таких огромных энергозатрат, в первую очередь это тонкоплёночные технологии. Наиболее перспективным материалом считался CdTe: очень дёшево, не очень токсично, КПД уровня 15%.

А тут вот в августе Alta научилась изготавливать тонкоплёночные солнечные батареи из арсенида галлия по цене кадмий-теллуридовых с КПД в 28.2%, что составляет 85% теоретического максимума для однопереходной фотовольтаики и оставляет позади не только все другие тонкоплёночные технологии, но и все однопререходные фотоэлементы на дорогущей монокристаллической подложке. Adiós вейферы, теперь делать годные солнечные батареи умеют без вас.

По грубым прикидкам это будут первые солнечные батареи, которые в условиях Франции и юга Германии будут окупаться по-честному (т.е. без государственных субсидий). С нетерпением ждём многопереходных тонкоплёночных солнечных батарей с эффективностью в районе 60%. ;-)

* * *

Медленно но верно на первые роли выходит полупроводниковое освещение. То есть, white LED и white OLED. Мне очень нравятся яркие, маленькие и долгоживущие фонарики с LED-лампочкой и симпатичная идея светящихся обоев на потолке. Вообще, осветительные OLED-панели в плане дизайна вещица жутко интересная. Я шёл домой по ночной улице и обратил внимание на количество освещённых изнутри люминесцентными лампами плоскостей: освещение автобусных остановок, плакатных стендов, всяких витрин изнутри, освещение номеров домов. Такие же элементы используются для освещения у моего подъезда и, собственно, внутри оного.

Если когда-нибудь их научатся делать недорого и эффективно, это будет круто. Качество цвета, яркость и КПД OLED-панелей уже сейчас очень, а вот стоимость производства подкачала. Качество цвета (CRI) у улчших образцов > 90% в широком диапазоне цветовых температур, это очень хорошо. Яркость до 4000 кд/м^2, это тоже очень хорошо. К сожалению, КПД именно у таких образцов не блещет, потому что синий пигмент неэффективный. Если использовать эффективный, КПД взлетает в небеса, а CRI падает до ≈ 80%, что паршивенько. При использовании толстых пупырчатых светоэксторных покрытий (либо немыслимо дорогого тонкого иридиевого покрытия) световой КПД составляет у лучших на данный момент образцов ≈ 50 идеального белого источника, что опять же достойно всяческой похвали. Разработчики обещают в течение пяти лет сделать 60% при CRI > 90%. Долговечность тоже растёт, при использовании 8 часов в сутки производимые уже сейчас панели могут проработать лет 20. Это всё очень круто.

А вот теперь о том, что не очень круто. Высоченная цена OLED обусловлена вовсе не жадностью производителей, а кошмарной энергоёмкостью производства и использованием большого количества редких химических элементов. Энвиронменталистский ажиотаж вокруг OLED-освещения пока что совершенно неоправдан: при производстве в них вбухивается едва ли меньше энергии, чем они сэкономят за время службы. До тех пор, пока это не изменится, едва ли в OLED-панелях есть большой смысл. Впрочем, представители Panasonic, например, утверждают, что уже к 2020 году смогут наладить конкурентоспособное производство. Интересно вот только, конкурентоспособное вообще, или конкурентоспособное в расчёте на повышенный ажиотаж со стороны зелёных и какие-нибудь гос.субсидии?

* * *

Почему мы все так хотим работающих литий-воздушных аккумуляторов? Да потому что от 100-граммового Li-Air аккумулятора 100-ваттная лампочка может работать 10 часов, а ноутбук — часов 25-35. Литий-воздушные аккумуляторы — это лёгкие смартфоны, держащие заряд по несколько недель, и лёгкие электромобили, которые нужно заряжать раз в 1000 километров.
В MIT и июле изготовили ещё новый прототип, превосходящий прошлый по плотности запасаемой энергии в три раза — если я верно посчитал, это выходит где-то 70% от ожидаемых к зрелости технологии 10kWh/kg. Но основная проблема пока остаётся: производить батареи, которые бы выдерживали хотя бы 100 циклов зарядки-разрядки без катастрофической деградации, пока делать не умеют.
Subscribe

  • (no subject)

    Встретил фотографию толпы футбольных фанатов, и она меня скорее напугала, у меня уж точно нет желания быть там среди них. Но внезапно я понял, что…

  • Прогресс

    Десять дней назад, вторая ступень SpaceX'овского корабля Starship своим ходом слетала своим ходом на десять километров вверх, и усмепшно приземлилась…

  • О водосбережении

    Как известно, питьевая вода во многих странах дефицитный ресурс. И даже в дождливой Германии летом иногда случаются засухи, в результате которых она…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments