Когда Карл Лео смотрит на ряды домов, первое, о чем он думает, — это потенциал. «Практически на каждой крыше должна быть установлена солнечная батарея», — сказал он. Но профессор физики Технического университета Дрездена также знает, насколько это тяжело.
Крыша имеет изгиб или угол, а окна не могут быть затемнены. «Это делает большую часть ценного пространства непригодным для использования», — объясняет Лео, один из ведущих ученых в области технологии солнечных батарей.
Правила установки солнечного оборудования в новых зданиях во всех федеральных землях Германии в настоящее время ужесточаются в той или иной степени в связи с планом страны по переходу на зеленое электричество к 2035 году. «Закон о возобновляемых источниках энергии» Германии предусматривает, что совокупная установленная фотоэлектрическая мощность Германии в 2030 году должна достигать 215 гигаватт. Таким образом, согласно стратегическому плану Федерального министерства экономики в области фотоэлектрических систем, новые фотоэлектрические мощности должны быть утроены с полных 7 гигаватт в 2022 году до 22 гигаватт в год.
Достижение этих целей требует больше места. Ученые разработали новый тип солнечных батарей, который обещает решить эту проблему: органические солнечные элементы. Тонкие, гибкие органические солнечные элементы сделаны не из кремния, а из углеводородов. Возможности безграничны.
Статические характеристики изогнутых крыш, корпусов и крыльев самолетов пока не подходят для установки традиционных кремниевых компонентов. Новые гибкие солнечные элементы можно не только использовать в этих местах, но даже устанавливать на стеклянные навесные стены и окна, поскольку они поглощают лишь часть видимого света.
Низкий коэффициент конверсии является основной причиной того, что органические солнечные элементы, обладающие многими преимуществами, не получили широкого распространения. Обычные кремниевые модули могут преобразовывать 20% солнечной энергии в электричество, в то время как органические солнечные элементы имеют коэффициент преобразования всего 9%.
В регионе можно производить солнечные элементы по более низкой цене, а также имеется большое количество редкоземельных элементов, необходимых для производства традиционных солнечных элементов. Органические солнечные элементы не требуют такого сырья. Ожидается, что этот новый способ получения энергии вернет часть солнечной промышленности в Германию.
«Чтобы конкурировать, нам нужно либо снизить затраты на производство, либо иметь патенты и технологии», — говорит г-н Леоу. Органические батареи могут быть ответом. «У нас есть знания и практические базовые патенты в области материалов, компонентов и технологий производства», - добавил он.
Леау призвал увеличить финансирование исследований, чтобы ускорить развитие Германии в этой области. «Мы могли бы сделать гораздо больше, если бы исследовательские проекты получали лучшую поддержку», — говорит он.
Лео работает над органическими солнечными элементами в Техническом университете Дрездена с 1990-х годов. Помимо него, соответствующие исследования также проводят около 30 компаний и десятки научно-исследовательских институтов со всего мира. В 2006 году физик вместе с пятью другими учеными из Технического университета Дрездена и Ульмского университета основал компанию Heliatek. Компания занимается серийным производством органических солнечных элементов с 2019 года и является лидером мирового рынка в этой области.
В число клиентов компании входят немецкая группа E.ON Energy, а также южнокорейский технологический гигант Samsung и компании из Франции, Испании, Великобритании, Сингапура и Японии. Гвидо Ван Татвек, директор Helia Technologies, говорит, что особенно сильно спрос растет из Юго-Восточной Азии.
