Коммерческий обзор о состоянии и развитии тонкопленочных фотовольтаиков выпустили в Research and Markets

Крупнейшая в мире независимая международная маркетинговая компания Research and Markets (Ирландия) выпустила дополнительное исследование по тонкопленочным фотовольтаикам – «Worldwide Thin-Film Photovoltaics – Current Status and R+D».

Традиционные кремниевые фотоэлементы (ФЭ) используются, начиная с 1960-х. За эти годы их конструкция претерпела множество усовершенствований. Тем не менее, ФЭ остаются довольно дорогими в изготовлении, особенно сегодня, когда во всем мире наблюдается нехватка чистого кремния. В 2007 году ФЭ контролировали более 83% рынка фотоэлементов.

Тонкопленочные фотовольтаические элементы (ТПФЭ) разрабатываются, начиная с 1970-х, а органические ТПФЭ – с 1990-х. В 2007 году ТПФЭ занимали нишу примерно в 17% рынка продаж солнечных фотоэлементов и считались самой быстрорастущей технологией во всем секторе альтернативных источников энергии. Такие фотоэлементы изготавливают прямым депонированием фоточувствительных материалов на тонкую подложку. ТПФЭ значительно тоньше и требуют много меньше материала, чем традиционные ФЭ; ТПФЭ непрерывно прогрессируют, в том числе по эффективности преобразования излучения. В настоящее время основными материалами для ТПФЭ являются: аморфный кремний (a-Si); теллурид кадмия (CdTe); диселенид меди-индия/диселенид меди-индия-галлия (CIS / CIGS), а также органические системы. В 2007 году фирма NREL продемонстрировала CIGS ТПФЭ с кпд 19,9%, который еще очень далек от лучших достижений для кристаллического кремния (Университет штата Дэлавер – 42,8%). Тем не менее, ТПФЭ имеют громадный потенциал и широкое поле приложений.

Ключевыми движителями разработки и использование органических фотоэлементов являются правительственные программы, стоимость кремния и его наличие. К 2013 году предполагается, что доля ТПФЭ на рынке должна вырасти до 32% (то есть порядка 4%-го прироста ежегодно).

Перспективы органических фотоэлементов продолжают улучшаться, по мере того как исследователи приближаются к эффективности в 8–10%, что уже практически очевидно в недалеком будущем. Успех органических фотоэлементов и ТПФЭ будет зависеть, в первую очередь, от их стоимостной конкурентоспособности по сравнению с существующими традиционными источниками электроэнергии и быстрорастущими технологиями, такими, как топливные элементы.

ТПФЭ, основанные на кристаллическом и аморфном кремнии, CdTe и CIGS находятся на разных фазах исследований и промышленного производства, и ожидается, что их стоимость будет иметь тенденцию к снижению, в значительной степени тогда, когда такие покрытия технологически смогут быть успешно нанесены непосредственно на поверхность строительных материалов или блоков, например, черепицы или кирпича.

Области применения фотовольтаических элементов, грубо говоря, могут быть разделены на три основных категории: генерация электроэнергии, традиционная электроника и дешевая электроника. Прогнозируется, что по мере удешевления производства фотовольтаических элементов, потребность в фотоэлементах может обогнать возможности производства.

Обзор разделен на следующие основные разделы:

  • Параграф 1: Введение и методология
  • Параграф 2: Технологии ФЭ и обзор разработок
  • Параграф 3: Материалы, свойства и основные разработчики ТПФЭ
  • Параграф 4: Обзор производства
  • Параграф 5: Коммерческие применения
  • Параграф 6: Обзор мирового рынка
  • Параграф 7: Тенденции научных исследований и разработок по видам продукции
  • Параграф 8: Основные выводы
  • Параграф 9: Ведущие поставщики материалов и фотоэлементов

Евгений Биргер