<<
>>

Массовое производство дешевых солнечных элементов в США

Компания Nanosolar, расположенная в Кремниевой Долине, выиграла инвестиционный конкурс в размере 100 млн долл, на строительство и обслуживание самой большой в мире фабрики по созданию дешевых солнечных элементов в районе залива Сан-Франциско.

Суммарная мощность завода — около 430 МВт в год, а это втрое превышает суммарный годовой выпуск солнечных элементов в СШ А. Выпускать компания будет до 200 млн солнечных панелей в год.

Основанная в 2001 г. молодая, но амбициозная компания Nanosolar уже имела ряд патентов в области наноэлсктроники и солнечных элементов. После того, как инвестиционные фирмы и частный инвестор Кристиан Рейтбургер обратили внимание на перспективную компанию, владеющую новыми технологиями по изготовлению недорогих и эффективных солнечных панелей, Nanosolar приобрела вес среди производителей «солнечной» микроэлектроники. Тем более что в США правительство и частные компании уделяют большое внимание финансированию производства солнечных элементов, что, как полагают аналитики, улучшит позиции страны в периоды энергетического кризиса.

«У нас очень прочная позиция для будущего лидерства на рынке полупроводниковых солнечных элементов, — говорит глава компании Мартин Рошейсен. — Благодаря разработанным нами инновациям в производственном процессе наши солнечные элементы более производительны, чем остальные, и, что самое главное, — отличаются низкой себестоимостью».

Инновация в технологии производства солнечных элементов заключается в использовании (рис. 1.5) пленок медь-индий-диселенид галлия (CIGS-пленки). Этот полупроводник характеризуется на 20% большим фотоэлектрическим эффектом, чем современные солнечные элементы. CIGS-пленка толщиной всего 1 мкм производит столько же электричества, сколько 200—300-микрометровая полупроводниковая кремниевая структура.

Современный рынок кремниевых полупроводниковых солнечных панелей составляет 90% общего мирового потребления солнечных элементов.

Рис. 1.5. Производство пленок по технологии Nanosolar

Одним из преимуществ новой технологии производства пленок является «самосборка» чернил, состоящих из наночастиц, которые покрывают поверхность CIGS. Благодаря этому солнечные элементы могут быть нанесены на гибкую основу. А это практически невозможно при использовании кремниевых элементов.

Как только начнется производство солнечных панелей на новом заводе компании, она сможет войти на 11,2-миллиардный долларовый рынок (по данным 2005 г.) фотоэлектроники. Как прогнозируют эксперты, к 2007 г. его объем вырастет на 55%. Маркетологические исследования, выполненные фирмой Clean Edge, свидетельствуют о том, что к 2015 г. рынок вырастет до 51 млрд долл.

Сегодня руководство компании Nanosolar беспокоится о том, чтобы обеспечить нужный темп производства сразу же после завершения строительства завода.

Ранее венчурная компания EverQ, связывающая воедино три наиболее большие производственные компании солнечных панелей, построила свой первый завод в Талхейме, Еермания. Завод стоимостью млн евро вышел на мощность 30 МВт в год. Он поддержан частично грантом правительства Еермании в размере 27,5 млн евро. Естественно, что открытие нового завода Nanosolar с мощностью 430 МВт в год может сильно ударить по сложившемуся рынку солнечных элементов.

Принцип неопределенности Гейзенберга и макромир

В микромире, среди бактерий и наночастиц, также действуют законы Ньютона, и их проявления гораздо более явственны, нежели принципы квантовой механики. Однако квантово-механические эффекты тоже можно увидеть, если располагать соответствующим измерительным оборудованием. Это и постарались сделать ученые из Университета Корнелла, США, во главе с Кейтом Швабом, профессором физики.

Ученые экспериментально показали, что квантовые эффекты присущи макроскопическим объектам.

Более того, оказалось, что с помощью измерений можно понизить температуру объекта. Помогло им новое измерительное устройство, которое они сами сконструировали. Оно представляет собой полоску из алюминия длиной 8,7 мкм и шириной 200 нм, расположенную на подложке из нитрида кремния и закрепленную на ней с обоих концов. Получается, что при такой конструкции середина полосы будет находиться в подвешенном состоянии и может вибрировать, если на нее воздействовать извне.

Рядом с устройством Шваб поместил сверхчувствительный одноэлектронный сверхпроводящий транзистор, регистрирующий любое отклонение полоски на подложке от положения равновесия.

Исходя из принципа неопределенности Гейзенберш, чем точнее мы измеряем скорость частицы, тем неопределеннее становится ее положение, и наоборот, зная точное положение частицы, мы не сможем говорить точно о ее скорости. Однако заметно влияние этого принципа только при спускании «вниз» по размерной шкале — от нанометров и ниже.

Шваб и его коллеги с помощью полоски-резонатора и сверхпроводящего транзистора попытались «поймать» эффект как можно ближе «к верху» по размерной шкале — на границе теоретического предела, где можно увидеть действие принципа неопределенности Гейзенберга.

«Измерение положения объекта и сам объект тесно связаны между собой, и мы установили, что при измерении положения полоски она изменила положение в пространстве, — говорит Шваб. — Это произошло потому, что мы проводили измерения очень близко к границе, где действует принцип неопределенности. Законы квантовой механики гласят, что нельзя не изменить состояние объекта, за которым наблюдаешь. Именно это мы смогли показать опытным путем».

Сам принцип неопределенности, естественно, действует постоянно, просто Шваб и его коллеги посшрались увидеть его проявление в крупных объектах, а нс на жеперимешах с элементарными частицами.

Если в доказательстве принципа неопределенности сомнений у ученых не было, го еще один gt;ффскг, который они открыли при проведении экспериментов, оказался неожиданным.

При подаче определенного напряжения на транзистор ученые замечали снижение температуры полоски. «Оказалось, что, наблюдая за объектом, мы не только можем изменять его положение, но и его энергию. Мы можем охладить полоску с помощью измерений так, как это не сделал бы пи один холодильник», — говорит Шваб.

Механизм «высасывания энергии» из полоски аналогичен процессу, названному доплеровским охлаждением, с помощью которого атомные физики охлаждают красным лазером атомный пар, получая конденсат.

Шваб и его коллеги теперь пытаются использовать это открытие для охлаждения чипов и электронных компонентов, так как ни одна из современных систем охлаждения не сможет достичь аналогичных показателей.

<< | >>
Источник: П.П. Мальцев. Нанотехнологии. Наноматериалы.. 2008

Еще по теме Массовое производство дешевых солнечных элементов в США:

  1. ПРОГРЕССИСТСКАЯ АЛЬТЕРНАТИВА
  2. КОММЕНТАРИИ
  3. Социальное предвидение
  4. ГЛАВА 30. ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИЗМЕНА.
  5. Глава шестая ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ - «НОВАЯ ЦЕННОСТЬ НАЦИИ»
  6. Специальный экскурс: история Хазарии
  7. Часть 2. Оккупация
  8. Александр III
  9. Выхлопы автотранспорта
  10. Нетрадиционные возобновляемыеисточники энергии
  11. Массовое производство дешевых солнечных элементов в США
  12. Англо-русский терминологический словарь по микро- и наносистемной технике