Производство солнечных панелей под угрозой из-за дефицита сырья, однако ученые уже нашли способ снизить потребление серебра.

Группа ученых из Великобритании разработала инновационную конструкцию для солнечных панелей, направленную на предотвращение потенциальной катастрофы в солнечной энергетике, вызванной растущим количеством солнечных электростанций. Речь идет о новой конструкции контактов, созданной с использованием метода трафаретной печати, которая позволяет значительно снизить потребление серебра, сохраняя высокую эффективность солнечных элементов с туннельно-оксидными пассивированными контактами (TOPCon). Исследование, опубликованное в журнале PV Australia, утверждает, что это изобретение поможет ускорить установку солнечных батарей по всему миру.

Одной из ключевых особенностей нового проекта является значительное сокращение использования серебра в солнечных панелях. Согласно расчетам ученых, с помощью новой конструкции содержание серебра в TOPCon можно снизить с 12–15 мг/Вт до всего 2 мг/Вт. Это позволит сохранить потребление серебра в солнечной энергетике на уровне, составляющем менее 20% от мирового предложения, что особенно важно при масштабировании фотоэлектрических систем.

Во время исследований в Университете Нового Южного Уэльса эффективность солнечных ячеек, созданных по новой технологии, составила 24,04%. Китайские партнеры смогли добиться еще больших показателей на своих предприятиях, где эффективность панелей достигла 26,7%.

Бретт Халлам, доцент Школы фотоэлектрической и возобновляемой энергетики Университета Нового Южного Уэльса, подчеркивает, что многие в отрасли не задумываются о будущем солнечной энергетики. В своей статье 2021 года он опроверг утверждения, что солнечные панели, изготовленные по технологии пассивированного эмиттера с тыльным контактом (PERC), вскоре будут заменены более эффективными. Халлам уверен, что ресурсы, такие как серебро, висмут и индий, используемые для их производства, истощатся намного быстрее, чем предполагается, и мировых запасов индия, например, хватит лишь на производство 200 ГВт солнечных панелей.

Доктор Юйчао Чжан, один из авторов исследования, добавил, что вначале их работа была направлена на повышение эффективности солнечных ячеек. Однако позже ученые пришли к выводу, что проблема может быть связана с чрезмерным потреблением серебра. Они считают, что есть потенциал для снижения потребления серебра до 90%.

Снижение содержания серебра может вызвать проблемы с надежностью солнечных панелей, такие как поломки контактов или потеря электрического сопротивления. Однако новая технология обеспечила дополнительную проводимость, не уступая по эффективности традиционным конструкциям.

Исследователи использовали серебряную пасту от китайского партнера проекта, компании Changzhou Fusion New Material Co. В статье отмечается, что использование обычных серебряных паст для формирования интерфейса металл/Si дает дополнительные преимущества, благодаря многолетним улучшениям и оптимизациям этих материалов.

Метод трафаретной печати оказался совместим с текущими производственными процессами и может работать как с панелями PERC, так и с TOPCon, без необходимости в новых дорогостоящих инструментах. В будущем ученые планируют исследовать возможность использования медных или алюминиевых паст, что, по их мнению, позволит существенно снизить стоимость производства.

Доктор Чжан отметил, что хотя на первых этапах замена серебра может привести к увеличению цен на новые пасты, в долгосрочной перспективе медные или алюминиевые пасты будут значительно дешевле серебряных. Это откроет возможность для крупных производителей солнечных панелей экономить значительные суммы — до 50 миллионов долларов в год для компаний, производящих от 10 до 20 ГВт электроэнергии в год.

Юрій Гай

Народився і живу в місті Біла Церква на Київщині. Закінчив національний університет ім. Драгоманова по спеціальності соціологія. Захоплююсь подорожами та мотоциклами. Професійно займаюсь дизайном і поліграфією. Радий бути в дружній команді Shode.life!

See Full Bio