Нанотехнологии. Правда и вымысел

В качестве примера хотелось бы перечислить некоторые наиболее известные мировые нанотехнологические разработки для фотовольтаики, направленные на решение указанных проблем:

• гибкие органические солнечные батареи на основе фуллеренов (С60) и гетероструктур С6о/p-Si с высокой поглощающей способностью в коротковолновой области солнечного спектра;

• солнечные батареи на основе накопления и энергопереноса в неорганических и органических материалах с нано-слоевой и кластерно-фрактальной структурой;

• органические фотоэлементы солнечных батарей на основе полимерно-фуллереновых наноструктур, в которых транспорт носителей заряда осуществляется сетью нанокристаллов и органических молекул;

• солнечные батареи на основе квантовых точек, улучшающих их КПД до 42 % (теоретически — до 86 %) за счет генерации трех электронов на один падающий фотон;

• многослойные гетероструктуры InGaAs/AlGaAs и InAs/ InGaSb с квантовыми ямами и гетероструктуры Ge/Si с квантовыми точками для промышленной технологии производства фотоприемных модулей ИК-диапазона;

• мультикаскадные наногетероструктурные фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии каскадного типа с КПД до 35 % при 1000-кратном концентрировании наземного солнечного излучения (в два раза дешевле существующих преобразователей) для создания концентраторных солнечных энергоустановок в районах без централизованного электроснабжения;

• солнечные батареи на основе керамических наноматериалов из слоев диоксидов титана и кремния толщиной от 50 до 100 нм каждый, на треть повышающие выработку электроэнергии без увеличения площади солнечных элементов;

• дешевые солнечные батареи из металлических наноматериалов (Ag, Cu, Co, Mn, Mg, Zn, Mo, Fe), их оксидов и гидроксидов, использующие физические явления;

• трехмерные солнечные элементы на основе углеродных нанотрубок, повышающие коэффициент поглощения солнечной энергии кремниевыми солнечными батареями с нынешних 67,4 до 96,21 %;

• солнечные батареи из решеток наноантенн диаметром 2–4 мкм, преобразующие в электричество 92 % световой энергии (прототипы поглощали до 80 %); работают ночью за счет утилизации ИК-диапазона (тепла Земли, электронных и других источников);

• солнечные батареи из поликристаллического кремния (c-Si) — используются высокочистые кремнийсодержащие материалы для наноуровневого производства устройств фотоэлектрического преобразования солнечного излучения (фотоэлементов) и микроэлектроники;

• солнечные элементы, созданные на основе аморфного кремния (a-Si), позволяющие уменьшить толщину солнечных батарей при повышении эффективности более 10 %;

• обладающие необходимой механической прочностью аэрогели для солнечных коллекторов из объединенных в кластеры наночастиц (до 5 нм) и с полостями (до 100 нм), занимающими до 99 % объема;

• солнечные источники энергии с потенциалом недорогого производства на основе наноструктурированных солнечных элементов, сенсибилизированные специальным поглощающим красителем.

При поддержке «РОСНАНО» в Усольске-Сибирском Иркутской области на базе отечественного предприятия НИТОЛ строится комплекс по производству поликристаллического кремния (на основе которого в настоящее время производится до 90 % всех солнечных элементов в мире) и моносилана (бесцветного газа, служащего для производства ЖК-дисплеев и тонкопленочных солнечных модулей).

Старт основного производства состоялся в 2009 году. При этом мощность проекта по производству поликремния должна составить 3800 т в год, а по моносилану — 200 т в год. Общий бюджет проекта оценивается в 18,9 млрд рублей.

Некоторым политикам и ряду ученых хотелось бы не замечать эти и другие практические достижения отечественных и мировых ученых и практиков, но факты говорят сами за себя — подобные примеры практического применения нанотехнологий можно привести по многим другим отраслям промышленности.

В некоторых случаях солнечные батареи являются основным источником энергии (например, в космической технике). В других случаях они уже конкурентоспособны по отношению к углеводородным материалам (например, в локальном энергообеспечении удаленных местностей, особенно в экологически чистых районах).

По мнению ученых и экспертов, наиболее перспективное снижение себестоимости солнечных элементов ожидается со стороны высокочувствительных красок (покрытий) для солнечных элементов и солнечных элементов на основе органических полимеров.

По сообщениям СМИ, в конце мая 2009 года ГК «РОСНАНО» и «Ренова Оргсинтез» подписали инвестиционное соглашение о создании в России совместного предприятия Nano Solar Technology Ltd по производству солнечных модулей. В рамках проекта планируется строительство предприятия полного цикла производства солнечных модулей на территории промышленной площадки ОАО «Химпром» в городе Новочебоксарске (Чувашия). Полная стоимость проекта оценивается в 440 млн евро.