Аккумулятор Challenger G12-200H

Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса изучили влияние двух типов паяльных флюсов на солнечные модули TOPCon в условиях повышенной влажности и обнаружили, что паяльные флюсы, не требующие очистки, могут вызывать сильную коррозию передних серебряно-алюминиевых контактов. Исследователи также выяснили, что более плотная структура металлизации и меньшее содержание алюминия повышают устойчивость к коррозии.

Исследователи из австралийского Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) оценили влияние паяльных флюсов на коррозию металлических контактов в солнечных батареях на основе туннельного оксидного пассивированного контакта (TOPCon) в условиях влажно-теплового воздействия (DH).

Тест DH — это ускоренный тест, который проверяет надёжность модулей в условиях экстремальной влажности и жары. В стандартном варианте фотоэлектрический элемент помещается в камеру с контролируемой температурой 85 °C и влажностью 85 % как минимум на 1000 часов.

«Наше исследование предоставляет производителям фотоэлектрических систем быструю и недорогую диагностику для выявления проблем с надежностью, связанных с пайкой, на ранних этапах производства, — рассказал журналу PV автор исследования Брэм Хоэкс. — Это также помогает отрасли сократить количество гарантийных случаев и потери производительности из-за коррозии, вызванной влажностью».

Паяльные флюсы используются для удаления оксидной плёнки с контактных или шинниковых лент в процессе сборки модуля.

Ученые сосредоточили свое внимание на так называемых «не требующих очистки» флюсах, которые не нужно очищать после пайки, чтобы упростить производственный процесс. Такие флюсы удаляют оксиды и создают прочные металлургические соединения, оставляя при этом минимальное количество непроводящих остатков.

Для тестирования они использовали два коммерческих флюса под названием Flux A и Flux B, причём последний был на основе L-яблочной кислоты, а первый — на основе карбоновой кислоты. Кроме того, они использовали три коммерческих элемента TOPCon, произведённых в 2019, 2022 и 2023 годах с помощью так называемой оптимизации контактов с помощью лазера (LECO).

«Все три ячейки TOPCon n-типа имеют схожую структуру: на лицевой стороне находится легированный бором (p+) эмиттер, покрытый оксидом алюминия (Al2O3) и гидрированным нитридом кремния (SiNx), а также серебряная сетка с H-образным рисунком, нанесённая методом трафаретной печати, — сообщили учёные, не раскрывая названия производителей. — На обратной стороне находится диоксид кремния (SiO2), легированный фосфором (n+) поликремний, SiNx и аналогичная серебряная сетка с H-образным рисунком».

Клетки были разделены на три группы: G1) воздействие флюса A на лицевую сторону; G2) воздействие флюса B на лицевую сторону; G3) воздействие флюса A на обратную сторону; G4) воздействие флюса B на обратную сторону; G5) контрольная группа без воздействия флюса. Флюсы наносились методом распыления, а сушка проводилась на нагревательной пластине при температуре 85 °C в течение 10 минут.

«Наш анализ показал, что остатки флюса для пайки без зачистки могут вызывать сильную коррозию передних серебряно-алюминиевых (Ag–Al) контактов TOPCon при воздействии диффузионного водорода, увеличивая последовательное сопротивление и снижая эффективность, — сказал Хоэкс. Флюс A с галогенами вызывает значительно более сильную коррозию, чем флюс B, но оба флюса приводят к заметному ухудшению характеристик».

Исследовательская группа также обнаружила, что на задней части серебряной пасты, которая более химически стабильна, практически отсутствует разрушение, а более плотная структура металлизации и меньшее содержание алюминия повышают коррозионную стойкость.

В качестве возможных решений этих проблем, связанных с деградацией, учёные предложили использовать негерметичные тесты на уровне элементов для быстрого выявления рисков, связанных с флюсом, перед сборкой модуля, а также выбирать составы флюса с минимальным содержанием галогенов и оптимальным содержанием кислоты для снижения коррозионного потенциала.

«Мы также рекомендуем оптимизировать состав и структуру металлизационной пасты, чтобы ограничить проникновение флюса», — заключил Хоэкс.

Результаты исследования представлены в работе «Оценка влияния коррозии, вызванной флюсом для пайки, на материалы и солнечные элементы TOPCon», опубликованной в «Материалы и солнечные элементы для солнечной энергетики».

В феврале исследователи из Университета Нового Южного Уэльса и китайско-канадского производителя фотоэлектрических модулей Canadian Solar изучили влияние паяльного флюса на солнечные элементы TOPCon и гетеропереходные (HJT) солнечные элементы и пришли к выводу, что выбор этого компонента является ключевым для предотвращения возможных сбоев в работе модулей.

В ходе этой работы учёные обнаружили, что потери мощности в ячейках HJT вызваны отверстиями в слое металлизации, которые способствуют проникновению паяльного флюса, что приводит к химическим реакциям, снижающим производительность. Кроме того, это исследование показало, что слой ITO в ячейках HJT очень чувствителен к воздействию паяльного флюса.

Несколько месяцев спустя группа исследователей из Корейского технологического института электроники (KETI) исследовала, как имеющиеся в продаже припойные флюсы могут разъедать электроды из оксида индия-олова (ITO) в солнечных элементах HJT, и обнаружила, что существует значительный риск ранней деградации в процессе соединения элементов.

Предыдущее исследование Университета Нового Южного Уэльса показало влияние вызванной ультрафиолетовым излучением деградации (UVID) в ячейках TOPCon, механизмов деградации промышленных солнечных модулей TOPCon, покрытых этиленвинилацетатом (EVA), в условиях ускоренного воздействия влаги и тепла, а также уязвимость солнечных элементов TOPCon к контактной коррозии и три типа неисправностей солнечных модулей TOPCon, которые никогда не встречались в панелях PERC.

Кроме того, учёные из Университета Нового Южного Уэльса исследовали вызванную натрием деградацию солнечных элементов TOPCon при воздействии влаги и тепла и роль скрытых загрязняющих веществ в деградации как устройств TOPCon, так и устройств с гетеропереходом.

Аккумуляторная батарея Challenger T105 (6V 180/208Ah)

Исследовательская группа создала солнечный термоэлектрический генератор (СТЭГ), который, как сообщается, в 15 раз эффективнее современных устройств. Это стало возможным благодаря тому, что основное внимание уделялось управлению горячей и холодной сторонами устройства, а не его полупроводниковым материалам.

Ученые из Рочестерского университета в США создали солнечный термоэлектрический генератор (СТЭГ), который, как сообщается, в 15 раз эффективнее современных устройств.

Термоэлектрический генератор (ТЭГ) может преобразовывать тепло в электричество за счёт «эффекта Зеебека», который возникает, когда разница температур между двумя разными полупроводниками приводит к разнице напряжений между двумя веществами. Эти устройства обычно используются в промышленности для преобразования избыточного тепла в электричество. Однако их высокая стоимость и ограниченная производительность до сих пор препятствуют их широкому распространению.

«В настоящее время большинство солнечных термоэлектрических генераторов преобразуют в электричество менее 1 % солнечного света, в то время как у бытовых солнечных панелей этот показатель составляет примерно 20 %», — заявили исследователи, добавив, что для коммерческого масштабирования необходимы лёгкие селективные поглотители солнечного излучения (SSA) и теплоотводы для горячей и холодной сторон STEG соответственно.

Новизна их подхода заключалась в том, что они сосредоточились на горячей и холодной сторонах устройства, а не на полупроводниковых материалах, как в предыдущих исследованиях.

Они разработали устройство с использованием собственной технологии чёрного металла, которая превращает блестящие металлы в угольно-чёрный цвет. С помощью фемтосекундных лазерных импульсов они преобразуют вольфрам таким образом, чтобы он избирательно поглощал свет в диапазоне солнечных волн и меньше рассеивал тепло в других диапазонах. Сообщается, что это позволяет увеличить выработку тепловой энергии на 130 % по сравнению с необработанным вольфрамом

«Мы накрыли чёрный металл куском пластика, чтобы сделать мини-теплицу, как на ферме, — рассказал ведущий автор исследования Чунлей Го. — Можно свести к минимуму конвекцию и теплопроводность, чтобы удерживать больше тепла и повышать температуру на горячей стороне».

Что касается холодной стороны, то учёные также использовали фемтосекундные лазерные импульсы для обработки алюминия и создания теплоотвода с крошечными структурами, которые улучшали рассеивание тепла за счёт излучения и конвекции.

«При использовании системы терморегулирования как на горячей, так и на холодной стороне, с минимизированными радиационными и конвективными теплопотерями на горячей стороне и повышенной радиационной и конвективной охлаждающей способностью на холодной стороне, больше солнечной энергии проходит через STEG и используется им, — подчеркнули они. — Это приводит к повышению температуры в STEG и, следовательно, к увеличению выходной мощности более чем в 15 раз при сохранении компактности устройства и увеличении веса всего на 25 %».

Система была представлена в исследовании «15-кратное увеличение производительности солнечного термоэлектрического генератора за счёт спектральной инженерии фемтосекундных лазеров и управления температурным режимом», опубликованном в журнале Light: Science and Applications.

«STEG могут найти применение в качестве источников питания для авионики, беспроводных сенсорных сетей, носимой электроники и медицинских датчиков», — заключили учёные.

Аккумулятор Challenger AS12-7.0E

Тонкое полимерное покрытие продлевает срок службы литий-ионных аккумуляторов, предотвращая образование дендритов и вредных побочных реакций.

Исследователи из Национального университета Чхуннам в Южной Корее разработали тонкое защитное покрытие, которое повышает производительность и продлевает срок службы водных цинк-ионных аккумуляторов (ZIB). Цинк-ионные аккумуляторы являются более безопасной и дешёвой альтернативой литий-ионным элементам, но для того, чтобы бросить вызов литию, ещё многое предстоит сделать.

В ZIB-аккумуляторах вместо легковоспламеняющихся жидкостей, используемых в литий-ионных аккумуляторах, применяются электролиты на водной основе. Это делает их более безопасными, но на цинковых анодах всё равно могут образовываться игольчатые дендриты, что является распространённой проблемой для многих аккумуляторных технологий, а также могут возникать нежелательные побочные химические реакции во время зарядки и разрядки, что сокращает срок службы и надёжность аккумулятора.

Существующие покрытия могут препятствовать движению ионов цинка, а новые селективные ионно-транспортные слои (SITL) могут быть дорогими и сложными в изготовлении.

Исследовательская группа под руководством доцента Ву Джин Сонга разработала слой полиакриловой кислоты с цинковой связью (ZHP), который имеет наноразмерную толщину, прост в производстве и прочно соединяется с анодом. Этот слой не растворяется в электролите, позволяет ионам цинка свободно перемещаться и снижает уровень коррозии, образования газообразного водорода и пассивации поверхности.

В ходе испытаний цинковые аноды с покрытием ZHP проработали более 2200 часов в симметричных элементах без существенной потери производительности, в отличие от цинка без покрытия, срок службы которого был гораздо короче. В полноэлементных батареях они сохранили 95 % ёмкости после 500 циклов при токе 1 А г⁻¹. В аккумуляторных батареях они прослужили более 300 циклов при высоком токе 10 мА см⁻². Сообщается также, что покрытие способствует равномерному отложению цинка в виде кристаллической структуры, что повышает эффективность.

Сонг сказал, что сочетание безопасности, долговечности и низкой стоимости по сравнению с SITL может сделать эти ZIB-накопители подходящими для широкого спектра применений, включая хранение энергии в сети, использование в датчиках и портативной электронике.

«В ходе этого исследования мы разработали наноразмерный защитный слой из полиакриловой кислоты с цинковой связью (Zn–PAA) для цинковых анодов с помощью обработки кислородной плазмой, — объясняет Сонг. — В отличие от обычных толстых и сложных покрытий, наш подход предполагает более простой процесс изготовления и масштабируется для применения на больших площадях».

В то время как литий-ионные аккумуляторы остаются основной технологией производства аккумуляторов, а интерес к натрий-ионным аккумуляторам растёт, подобные разработки важны для того, чтобы помочь цинк-ионным аккумуляторам конкурировать на рынках, где безопасность и стоимость являются приоритетными факторами. Продолжительность работы и количество циклов в лабораторных условиях обнадеживают, но всё же не дотягивают до основных литий-ионных аккумуляторов.

Исследование было опубликовано в 515-м выпуске Химико-технологического журнала 1 июля 2025 года с DOI

Батарея Challenger EVG12-75

Исследователи из Китая усовершенствовали технологию создания интерфейсов в перовскитно-кремниевых солнечных элементах, используя текстурированный в промышленных условиях кремний. В результате получилось высокоэффективное тандемное устройство, которое также продемонстрировало удивительную стабильность.

Группа учёных из Чжэцзянского университета в Китае разработала тандемную солнечную батарею на основе перовскита и кремния, в которой используются текстурированные кремниевые подложки для улучшения взаимодействия между верхним перовскитным устройством и нижним кремниевым элементом.

В предлагаемой архитектуре используются субмикронные контакты на основе наносфер диоксида кремния (SiOX) для управления кремниевыми подложками, на верхней части которых расположены пирамиды, напоминающие айсберги. Это представляет собой проблему для коммерческого производства в рамках стандартных процессов фотоэлектрического производства.

«Кремний с промышленной текстурой (Industrial Textured Silicon, ITS) с пирамидами микронного размера представляет собой более привлекательное и экономичное решение, — отмечают исследователи. — Эти подложки можно производить непосредственно в рамках существующих процессов изготовления кремниевых элементов, что обеспечивает масштабируемость и совместимость с устоявшимися промышленными практиками. Кроме того, промышленная текстура поверхности улучшает улавливание света, потенциально повышая эффективность тандемных солнечных элементов».

Наносферы SiOX использовались для заполнения впадин кремниевых пирамид, что, как сообщается, улучшает покрытие самоорганизующихся монослоёв (СОМ) ячейки и обеспечивает «более эффективное» осаждение перовскита. В предыдущих исследованиях для этой цели использовались наночастицы оксида алюминия (Al₂O₃) или полиметилметакрилата (ПММА). Утверждается, что по сравнению с этими двумя соединениями SiOX способен оседать в углублениях текстурированной кремниевой поверхности в процессе нанесения покрытия методом центрифугирования.

Затем на кремниевые подложки было нанесено самоорганизующееся покрытие из фосфоновой кислоты, известной как 2PACz.

Верхняя перовскитная ячейка была изготовлена из подложки, изготовленной из оксида индия-олова (ITO) и предлагаемого SAM, поглотителя из перовскита, буферного слоя из оксида олова (IV) (SnO2), слоя переноса электронов, изготовленного из бакминстерфуллерена (C60), прозрачного заднего контакта, изготовленного из оксида индия-цинка (IZO), и металлического контакта из серебра (Ag).

При тестировании в стандартных условиях освещения тандемная ячейка площадью 1 см2 показала эффективность преобразования энергии 33,15 %, что, по словам учёных, является самым высоким показателем эффективности, зафиксированным на сегодняшний день для монолитных тандемных солнечных элементов на основе перовскита и кремния с использованием ITS.

«Примечательно, что мы обнаружили, что заглублённый интерфейс перовскитов в нижней части долин пирамид был усилен в тандемах, что обеспечило им более высокую стабильность по сравнению с тандемами с субмикронным текстурированным кремнием (STS)», — подчеркнули учёные, отметив, что ячейка сохранила 91,7 % своей первоначальной эффективности после 1000 часов работы, в то время как тандем с STS сохранил только 78,4 %.

Конфигурация устройства была представлена в исследовании «Пирамиды, напоминающие айсберги, в промышленно текстурированном кремнии позволили создать тандемные солнечные элементы на основе перовскита и кремния с эффективностью 33%», опубликованном в nature communications.

Акб challenger купить

Исследование, проведённое Массачусетским технологическим институтом, выявило 81 уникальную инновацию в различных областях исследований и отраслях, которые повлияли на стоимость фотоэлектрических систем с 1970 года. Большинство этих инноваций не связаны с данной отраслью.

Согласно исследованию, проведенному Массачусетским технологическим институтом (MIT), большинство инноваций, повлиявших на падение цен на солнечные системы за последние пять десятилетий, появились не в солнечном секторе.

В научной статье «Природа инноваций, влияющих на стоимость фотоэлектрических систем», опубликованной в журнале PLOS One, рассматриваются конкретные инновации, которые позволили значительно снизить стоимость солнечных панелей.

Команда Массачусетского технологического института объединила количественную модель затрат, ранее разработанную исследователями, с качественным анализом инноваций, которые повлияли на стоимость материалов для фотоэлектрических систем, этапов производства и процессов внедрения. Они выявили 81 уникальную инновацию, которая повлияла на стоимость солнечных систем с 1970 года, когда стоимость солнечных панелей снизилась более чем на 90%.

Выделенные инновации включают в себя достижения в области производства полупроводников, металлургии, производства стекла, бурения нефтяных и газовых скважин, а также в сфере строительства. Большинство инноваций, упомянутых в исследовании, относятся к аппаратному обеспечению, но в статье также говорится, что некоторые инновации затронули и программные технологии, например ускоренное получение разрешений.

«Фотовольтаика была в выгодном положении для внедрения инноваций из других отраслей — благодаря правильному выбору времени, физической совместимости и политике поддержки, направленной на адаптацию инноваций для фотовольтаики», — прокомментировала Магдалена Клемун, одна из авторов исследования.

В исследовательской работе подчёркивается, что существуют различия между инновациями, которые позволили снизить стоимость солнечных модулей, и инновациями, которые повлияли на баланс системы (BoS).

В то время как инновации, снижающие стоимость модулей, включают в себя совершенствование производственных инструментов и повышение качества модулей, инновации в сфере «умных сетей» позволили снизить затраты за счёт изменений в конструкции компонентов, интеграции, автоматизации, цифровизации и стандартизации. Исследование также показало, что большинство инноваций в области солнечных панелей были разработаны исследовательскими организациями или промышленными предприятиями, в то время как многие инновации в сфере «умных сетей» были разработаны городскими властями, штатами США или профессиональными ассоциациями.

В исследовательской работе команда утверждает, что их структурный анализ помогает понять, как технологии влияют друг на друга. «Как модульные, так и аппаратные инновации в области фотовольтаики демонстрируют преимущества её положения в «экосистеме» постоянно развивающихся технологий во многих отраслях, в частности в производстве полупроводников и электроники, а также указывают на важность государственных учреждений для ускорения тестирования, получения разрешений и обучения», — объясняют они.

Команда также рассмотрела вопрос о том, какую роль может сыграть увеличение вычислительной мощности в дальнейшем снижении затрат на бурение с использованием таких передовых технологий, как автоматизированные системы проверки проектов и программное обеспечение для удалённой оценки объектов, а также о растущей роли робототехники и цифровых инструментов на основе искусственного интеллекта.

«Что касается распространения знаний, то то, что мы уже увидели в сфере фотовольтаики, может быть только началом», — добавил Клемун.

Аккумулятор FIAMM FG 11201

Китайская исследовательская группа изучила уровень примесей и дефектов в солнечных элементах на основе монокристаллических пластин и обнаружила, что примерно в 30 % устройств наблюдается «чрезмерное» снижение эффективности преобразования энергии. Ученые пришли к выводу, что в ближайшем будущем монокристаллический кремний вряд ли займет значительную долю рынка.

Исследователи из Чжэцзянского университета в Китае изучили влияние примесей и дефектов на эффективность солнечных элементов, изготовленных из монолитого кремния (CM-Si), и обнаружили, что только около 70 % элементов, изготовленных из этого материала, могут сравниться по эффективности с обычными пластинами из карбида кремния.

Монослитки и пластины для фотоэлектрических систем производятся из монокристаллического кремния, который также известен как монокристаллический или квазимонокристаллический кремний. Процесс производства монокристаллического кремния позволяет получать пластины «моноподобного» качества с использованием модифицированной печи для производства монокристаллического кремния, при этом не требуется дорогостоящее оборудование для вытягивания слитков. Пластины из монокристаллического кремния менее подвержены рекомбинации, вызванной дефектами в виде бора и кислорода, и имеют преимущество в виде более низкой деградации под воздействием света. Однако их коммерческая зрелость ещё далека от достижения из-за отсутствия подходящих процессов на последующих этапах производственной линии.

“Наше исследование представляет собой прикладной анализ того, как примесные дефекты в литых монокристаллических кремниевых материалах влияют на производительность солнечных элементов”, - сказал ведущий автор исследования Шуай Юань в интервью pv magazine. “В то время как предыдущие исследования в первую очередь подчеркивали оптимальные характеристики литых монокристаллических материалов, в нашей работе этот вопрос рассматривается с точки зрения единицы минимального производственного цикла — цельного кристаллического слитка”.

“Мы определили скопления дислокаций и загрязнение металлами как два основных фактора, влияющих на эффективность”, - продолжил он. “Оба фактора способствуют снижению эффективности солнечных элементов. Скопления дислокаций преобладают в верхней части кристалла и представляют гораздо больший риск для работы ячейки, чем загрязнение металла в результате диффузии в тигле ”.

В исследовании «Анализ и влияние дефектов, связанных с примесями, на эффективность и стабильность массового производства монокристаллических кремниевых пластин и солнечных элементов», опубликованном в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells, исследовательская группа объяснила, что сохраняющиеся дефекты высокой плотности остаются главным препятствием на пути к тому, чтобы эта технология производства пластин стала конкурентоспособной в фотоэлектрической промышленности.

Ученые провели серию экспериментов с солнечными элементами PERC на основе сквозного металлического покрытия (MWT) с использованием коммерческой линии по производству кремниевых элементов по методу Чохральского (Cz-Si). Они использовали измерения фотолюминесценции (ФЛ) в областях пластин, которые, согласно данным ФЛ-визуализации, содержали дефекты с высокой рекомбинационной активностью. Кроме того, они использовали электролюминесценцию (ЭЛ) для оценки эффективности солнечных элементов.

«Мы продемонстрировали, что, хотя примерно 70 % пластин из литого монокристаллического кремния по своим характеристикам сопоставимы с монокристаллическим кремнием, выращенным методом Чохральского, остальные 30 % имеют чрезмерные отклонения, — сказал Юань. — Диффузия металла и распространение дефектов в верхней части остаются неотъемлемыми проблемами метода литья, которые ещё предстоит решить. Кроме того, наши результаты показывают, что значительные факторы, снижающие эффективность массового производства, можно легко выявить путём простого сравнения данных об эффективности.

«В настоящее время ведущие производители — в основном в Китае — переключают внимание на передовые технологии производства элементов, такие как TOPCon n-типа и элементы с гетеропереходом, которые требуют исключительно длительного срока службы кремниевых пластин, — заключил Юань. — Значительные усилия в области исследований и разработок также направлены на производство элементов из чистого перовскита и тандемных элементов. Пока эти проблемы не будут решены, литой монокристаллический кремний вряд ли сможет занять значительную долю рынка, несмотря на более низкую стоимость выращивания кристаллов».

В 2022 году другая группа учёных из Чжэцзянского университета разработала технологию производства высококачественных монолитых кремниевых (CM-Si) слитков со стабильным содержанием монокристаллического кремния для использования в солнечных батареях.

В 2019 году компания Canadian Solar заявила, что достигла 22,8 % эффективности для своих мультикристаллических солнечных элементов P5 p-типа на основе технологии монолитья. Всего несколькими месяцами ранее конкурирующая компания GCL Systems Integration представила модули с технологией монолитья с эффективностью 18,9 %.

Аккумулятор FIAMM FG 20722

По словам Зои Гэмбл из CleanChoice Energy, несмотря на то, что налаживание связей с клиентами и создание активов — заманчивая перспектива, это не так просто, как может показаться.

По мере того как разработчики ищут способы стабилизировать доходы и увеличить прибыль, вертикально интегрированные подходы (при которых компания владеет как генерирующими активами, так и розничными продажами) становятся всё более привлекательными.

Но, по словам Зои Гэмбл, президента CleanChoice Energy, на практике вести бизнес в двух направлениях гораздо сложнее, чем можно предположить, глядя на таблицы.

«Создать розничную сеть гораздо сложнее, чем построить IPP», — сказала Гэмбл в интервью журналу PV в США, добавив, что за годы работы в IPP она не до конца осознавала все сложности, связанные с созданием успешной розничной сети. «В сфере розничной торговли уже есть много специалистов, которые занимаются маркетингом, удержанием клиентов и управлением рисками, связанными с электроэнергией».

Она объяснила, что переход CleanChoice от чисто розничного поставщика возобновляемой энергии к владению и управлению генерирующими активами выявил некоторые проблемы. Да, логика понятна, объяснила Гэмбл: сочетание собственной генерации с розничным спросом может создать «физическую защиту» от нестабильности на оптовых рынках, которая оградит клиентов от колебаний цен на коммунальные услуги.

Но согласование проектов и энергоснабжения с потребительской нагрузкой — это не только вопрос наращивания мощностей.

«На территориях, где мы работаем, насчитывается 14 000 узлов», — сказала Гэмбл, пояснив, что, когда CleanChoice рассматривает возможность размещения нового проекта, компания ищет узлы, где структура цен максимально соответствует структуре розничных цен. Таким образом, объяснила она, доходы от проекта помогают более эффективно компенсировать розничные расходы.

В противном случае, как отметил Гэмбл, размещение проекта на узле, цены на котором резко растут при низком спросе со стороны клиентов (или наоборот), сопряжено с большим рыночным риском.

Именно поэтому компания CleanChoice создала Sigma — внутренний ГИС-инструмент, который сопоставляет доступность передачи данных с данными об очередях и другими факторами, такими как водно-болотные угодья, чтобы найти идеальный узел для конкретного проекта.

Тем не менее узкие места в коммуникациях и ограничения, связанные с землепользованием, остаются серьёзными препятствиями, которые не могут преодолеть даже самые продвинутые инструменты для выбора места.

«Я помню времена, когда можно было подать заявление и получить ответ в течение года», — вспоминает Гэмбл, рассказывая о том, что она называет «золотыми днями», и добавляет: «Те времена прошли».

«Кроме того, нужно следить за тем, что ещё находится в очереди, и пытаться определить, будут ли продвигаться проекты, стоящие перед вами», — сказала она.

Гэмбл также признал, что финансирование вертикальной интеграции может быть непростой задачей, поскольку кредиторы и инвесторы в акционерный капитал должны гарантировать получение дохода от розничных клиентов, а не от долгосрочных соглашений о предоставлении услуг.

В случае с CleanChoice использование одного и того же поставщика капитала как для розничной торговли, так и для разработки проектов помогло частично решить эту проблему, хотя такая стратегия применима не везде. По словам Гэмбла, создание проектов — это одно, а управление рисками для клиентов, маркетингом и волатильностью нагрузки — совсем другое.

По её мнению, сейчас самое подходящее время для вертикальной интеграции интернет-провайдеров.

«Приближение к клиентам открывает новые возможности для того, чтобы стать надёжным партнёром в процессе энергетического перехода», — сказала она. В то время как у традиционных коммунальных служб уже давно сложились прочные отношения с клиентами, новые гибридные компании, работающие в сфере розничной торговли и солнечной энергетики, могут предложить клиентам более персонализированный продукт.

Аккумулятор FIAMM FG 21202

Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса обнаружили, что невидимый свет ускоряет вызванную ультрафиолетовым излучением деградацию солнечных элементов TOPCon, вызывая те же эффекты, что и видимый свет, но гораздо быстрее. Это может привести к значительным потерям напряжения в разомкнутой цепи и снижению эффективности элементов.

Ученые из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии исследовали влияние УФ-индуцированной деградации (UVID) на солнечные элементы на основе туннельного оксидного пассивированного контакта (TOPCon).

Их анализ был сосредоточен, в частности, на роли водорода и зависимости от длины волны в ультрафиолетовом диапазоне, которую они охарактеризовали как неоднозначную. «UVID вызывает всё большую обеспокоенность из-за использования УФ-прозрачных герметиков, — рассказал ведущий автор исследования Брэм Хоэкс журналу PV. — Это повышает эффективность модулей, но также подвергает солнечные элементы воздействию УФ-излучения во время работы».

Исследователи объяснили, что, хотя научного консенсуса по поводу причин UVID до сих пор нет, основное предположение состоит в том, что его вызывают фотоны с энергией выше 3,4 эВ, которые разрывают связи между кремнием (Si) и водородом (H), создавая тем самым рекомбинационно-активные оборванные связи. Они, в свою очередь, создают рекомбинационные потери, которые в основном влияют на напряжение холостого хода элемента.

Новизна исследования заключается в том, что учёные впервые рассмотрели весь спектр УФ-излучения, который включает в себя УФ-А-излучение с длиной волны от 315 до 400 нм, близкое к видимому свету, и УФ-В-излучение, которое представляет собой высокоэнергетическую невидимую форму солнечного излучения с длиной волны от 290 до 320 нм.

«Мы использовали УФ-излучение спектра B для ускоренного тестирования элементов TOPCon в лабораторных условиях, что позволило быстрее оценить их надёжность без появления новых видов отказов», — пояснил Хёкс, отметив, что УФ-излучение спектра B обычно не вызывает серьёзного беспокойства, поскольку герметизирующие материалы, доступные в фотоэлектрической промышленности, эффективно блокируют УФ-излучение спектра B. Это позволяет предположить, что модули TOPCon полностью защищены от этого потенциального механизма деградации.

Однако стремление к созданию более эффективных продуктов подталкивает производителей к использованию герметиков с более высоким коэффициентом пропускания УФ-излучения, что повышает риски. «УФ-излучение типа B может значительно ухудшить пассивацию передней поверхности элементов TOPCon, что приводит к усилению поверхностной рекомбинации, — пояснил Хоэкс. — Оно может ускорить процесс UVID в солнечных элементах TOPCon, вызывая те же эффекты деградации, что и УФ-излучение типа A, но гораздо быстрее».

Для анализа учёные использовали коммерчески доступные двусторонние ячейки TOPCon на основе кремниевых пластин n-типа по технологии Чохральского (Cz) размером 182 мм × 182 мм и толщиной 140 мкм. Устройства имели диффузионный эмиттер с обеих сторон, который был пассивирован 5-нанометровым многослойным слоем оксида алюминия (AlOx) методом атомно-слоевого осаждения (ALD) и антибликовым покрытием из нитрида кремния (SiNx).

Исследователи также использовали систему УФ-А и УФ-В ламп при температуре 60 °C, чтобы обеспечить общую дозу УФ-В излучения 61,1 кВт·ч/м2 и УФ-А излучения 49 кВт·ч/м2 для тестирования. Они проанализировали, в частности, поведение клеток до и после выделения водорода из слоя SiNx.

«Мы обнаружили, что деградация происходит в основном на передней поверхности TOPCon из-за разрыва связи Si-H и перераспределения водорода, что приводит к усилению поверхностной рекомбинации. При этом задняя поверхность демонстрирует высокую устойчивость к ультрафиолетовому излучению благодаря легированному слою поликремния, поглощающему фотоны с длиной волны менее 370 нм», — сказал Хоэкс, отметив, что при воздействии ультрафиолета не наблюдалось вызванной светом и повышенной температурой деградации (LeTID). «Ультрафиолет изменяет динамику водорода таким образом, что этот дефект подавляется».

Данные показали, что УФ-излучение разрушает связи Si-H на границе раздела AlOx/(p+)Si, что приводит к увеличению количества ионов водорода. «Однако точный механизм этого взаимодействия и долгосрочные последствия изменения распределения водорода требуют дальнейшего изучения», — подчеркнули учёные.

Исследовательская группа заявила, что при ускоренном тестировании ячеек TOPCon в лабораторных условиях следует учитывать воздействие ультрафиолетового излучения типа B. Это позволит быстрее оценивать надёжность без появления новых видов отказов. Кроме того, производителям следует использовать защиту от ультрафиолетового излучения с обратной стороны, сохраняя достаточную толщину поликремния в конструкции, а также применяя устойчивые к ультрафиолетовому излучению герметики и слои с УФ-фильтрацией для контроля распределения водорода.

Их выводы изложены в исследовании «Деградация солнечных элементов TOPCon под воздействием УФ-излучения: динамика водорода и влияние длины волны УФ-излучения», которое было недавно опубликовано в журнале «Материалы для солнечной энергетики и солнечные элементы».

Предыдущее исследование Университета Нового Южного Уэльса показало механизмы деградации промышленных солнечных модулей TOPCon, покрытых этиленвинилацетатом (ЭВА), в условиях ускоренного воздействия влаги и тепла, а также уязвимость солнечных элементов TOPCon к контактной коррозии и три типа неисправностей солнечных модулей TOPCon, которые никогда не выявлялись в панелях PERC. Кроме того, учёные из Университета Нового Южного Уэльса исследовали вызванную натрием деградацию солнечных элементов TOPCon в условиях воздействия влаги и тепла и роль «скрытых загрязнений» в деградации устройств как с TOPCon, так и с гетеропереходом.

Кроме того, в ходе другого исследования, проведённого в Университете Нового Южного Уэльса, было изучено влияние паяльного флюса на солнечные элементы с гетеропереходом и установлено, что состав этого компонента играет ключевую роль в предотвращении крупных трещин и значительного отслаивания.

Аккумулятор FIAMM 12 FGHL 34

Джейки Кумар, соучредитель и генеральный директор Voltanova — высокотехнологичной компании, созданной Фондом науки, инноваций и развития (FSID) при Индийском институте науки (IISc), — рассказывает журналу PV о системе тепловых аккумуляторов компании и о том, чем она отличается от систем хранения энергии на основе лития.

 Какую роль могут играть системы хранения тепловой энергии в решении проблемы нестабильности возобновляемых источников энергии? Чем эти системы отличаются от аккумуляторных и гидроаккумулирующих систем?

Системы аккумулирования тепловой энергии помогают решить проблему нестабильности возобновляемых источников энергии, накапливая избыточную энергию в виде тепла и отдавая ее по мере необходимости. Это обеспечивает долгосрочное и экономичное аккумулирование энергии, позволяющее получать экологически чистую энергию в режиме 24/7. Это особенно важно для промышленных секторов, где непрерывный спрос на высокотемпературную энергию не может быть удовлетворен за счет нестабильных возобновляемых источников или обычных аккумуляторов.

Системы хранения тепловой энергии не только стабилизируют энергоснабжение, но и снижают зависимость от уязвимых глобальных цепочек поставок, поскольку их можно построить из доступных местных материалов — в отличие от литий-ионных аккумуляторов, для которых требуются редкие импортные минералы.

⁠Учитывая текущие проблемы с цепочками поставок литиевых аккумуляторов, считаете ли вы, что система тепловых аккумуляторов может быть реализована с использованием 100 % отечественных комплектующих?

Система тепловых аккумуляторов Voltanova — это вполне реальная альтернатива литий-ионным аккумуляторам, которая может на 100 % производиться в стране. В отличие от литиевых аккумуляторов, которые зависят от импорта критически важных минералов, Voltanova использует материалы, которые в изобилии доступны и производятся в Индии. Это делает систему надёжным и масштабируемым решением, которое особенно хорошо подходит для промышленного хранения энергии и резервного питания сетей.

Ключевыми преимуществами являются удешевление хранения энергии в пять раз по сравнению с литиевыми аккумуляторами, 100-процентное использование местных ресурсов и материалов, что соответствует целям «Делай в Индии» и «Атманирбхар Бхарат» [самодостаточная Индия], упрощение производства за счёт использования существующих промышленных возможностей, высокая масштабируемость и модульная конструкция, отсутствие рисков, связанных с глобальной цепочкой поставок аккумуляторов, а также более длительный срок службы и меньшая деградация по сравнению с литиевыми аккумуляторами.

⁠С какими трудностями вы столкнулись при создании этих систем и как вы их преодолели?

Создание высокотемпературной системы хранения тепловой энергии сопряжено с решением сложных задач в области материаловедения, проектирования изделий, повышения тепловой эффективности и системной интеграции. К ним относятся работа с экстремально высокими температурами (2000 °C), минимизация теплопотерь в течение длительного времени, обеспечение длительного срока службы и безопасности, а также достижение целевых показателей стоимости, которые превосходят показатели ископаемого топлива.

В компании Voltanova мы решили эти проблемы с помощью фундаментального подхода, глубоких исследований и разработок, а также быстрого создания прототипов. Мы разработали систему, которая не только эффективна и доступна по цене, но и является модульной, может быть адаптирована к существующей промышленной инфраструктуре и развернута за несколько недель, что упрощает внедрение для клиентов. Система предназначена для тяжелой промышленности и может быть масштабирована до уровня энергосистемы.

В частности, мы преодолели следующие ключевые трудности:

Экстремальные температуры: разработаны собственные изоляционные и конструктивные системы для эффективного сохранения тепла при температуре ~2000 °C.

Выбор материалов: использованы высокоэффективные материалы местного производства, обеспечивающие долговременную термостойкость.

Накопитель энергии длительного хранения: разработан для минимизации теплопотерь и обеспечения высокой эффективности в течение нескольких недель.

Целевые показатели стоимости: модульная конструкция и локализация цепочки поставок позволяют снизить стоимость литиевых батарей в пять раз.

Возможность модернизации: система спроектирована таким образом, чтобы интегрироваться в существующую инфраструктуру пара, горячего воздуха или электроэнергии, что снижает затраты на переход для промышленных предприятий.

Управление на основе искусственного интеллекта: интегрированные интеллектуальные системы управления для оптимизации распределения энергии при использовании тепла и электроэнергии.

Что для вас является первоочередной задачей—совершенствование технологий, налаживание партнерских отношений или расширение производства?

Наши первоочередные задачи связаны с созданием и тестированием нашего продукта промышленного масштаба в реальных условиях, учетом отзывов клиентов и совершенствованием основной технологии. Мы быстро приближаемся к полной готовности продукта и выполнению первых заказов клиентов. Наша цель — сделать систему хранения тепловой энергии Voltanova не только технически совершенной, но и коммерчески жизнеспособной и масштабируемой для различных промышленных применений.

⁠Каким вы видите присутствие Voltanova на рынке и технологическое развитие компании в ближайшие три года?

В течение следующих трёх лет компания Voltanova намерена помочь промышленным предприятиям сократить выбросы CO₂ на миллионы тонн за счёт отказа от ископаемого топлива. В соответствии с целями Индии по достижению нулевого уровня выбросов и обеспечению энергетической безопасности компания разрабатывает решение, которое позволит предприятиям работать стабильно, снизит нагрузку на электросети и сделает чистую энергию более доступной.

Аккумулятор FIAMM FG 20722

Исследователи из Малайзии разработали фотоэлектрическую тепловую систему, которую можно использовать для сушки на солнце, обогрева помещений, установки на крышах и автономного теплоснабжения. В ней используется двухпроходная технология охлаждения, основанная на конвекции воздуха и фазопереходном материале, которая, как сообщается, может повысить эффективность фотоэлектрических систем с 7 % до 9 %, а тепловую эффективность — на 31,45 %.

Исследователи из Университета Кебангсаан Малайзии разработали фотоэлектрически-термический двухпроходный солнечный воздухонагреватель (PVT-
DPSAH), в котором используется система двойного охлаждения, основанная на конвекции воздуха и цилиндрах из материала с фазовым переходом (МФП), который также служит накопителем тепла.

Фотоэлектрические модули могут поглощать, накапливать и отдавать большое количество скрытой теплоты в определенных температурных диапазонах. Они часто используются в исследовательских целях для охлаждения фотоэлектрических модулей и накопления тепла.

«Это первый случай, когда в многослойную структуру интегрированы цилиндрические капсулы с фазовым переходом», — рассказал ведущий автор исследования Сахибзада Имад Уд Дин журналу PV. «Цилиндры с фазовым переходом соединены с фотоэлектрической панелью и задней пластиной, обеспечивая двойную теплопередачу
за счёт теплопроводности и конвекции без механического воздействия на фотоэлектрическую панель».

«Компактная конструкция с автономным питанием позволяет использовать её для сушки на солнце, обогрева помещений, установки на крышах и автономного теплоснабжения, обеспечивая устойчивую тепловую и электрическую энергию без внешних источников питания, — продолжил он. — Система повышает производительность фотоэлектрических элементов за счёт двойного механизма охлаждения: принудительной конвекции воздуха и пассивного охлаждения с помощью терморегулируемого материала. Это значительно снижает температуру поверхности фотоэлектрических элементов, тем самым повышая их эффективность».

В предлагаемой конфигурации системы PCM нагревается в одном из двух каналов фотоэлектрической панели за счет теплопроводности с обратной стороны фотоэлектрического блока, который, в свою очередь, передает тепловую энергию непосредственно в PCM. Кроме того, горячий воздух из другого канала нагревает внешнюю поверхность цилиндров.

Двойной нагрев цилиндров ускоряет процесс фазового перехода и сокращает время, необходимое для достижения PCM полностью расплавленного состояния. Кроме того, расположенные в шахматном порядке цилиндры PCM создают турбулентность, которая улучшает перемешивание воздуха во втором канале, тем самым увеличивая коэффициент теплопередачи.

Первый канал имеет глубину 0,035 м и расположен на фотоэлектрической панели, а второй находится под ним и имеет глубину 0,07 м. 28 цилиндрических капсул с PCM были установлены в конфигурации 4–3–4.

Для цилиндров исследователи подготовили нанокомпозитный материал на основе парафина RT-45, легированного наночастицами карбида кремния (SiC). Смесь состояла из 100 г SiC на 2,5 кг парафина, что обеспечивало объёмную концентрацию 1 %.

В ходе серии экспериментов на открытом воздухе учёные обнаружили, что PCM плавится примерно в 11 часов утра, когда он начинает действовать как тепловой буфер. Он отдаёт накопленное тепло, несмотря на изменения в солнечной радиации, при этом температура на выходе остаётся «подходящей» для эффективной сушки в практических целях.

Ультразвуковое перемешивание проводилось в течение 3 часов при температуре 80 °C для обеспечения однородности и термической стабильности. Дальнейший анализ показал, что предложенная конфигурация системы может повысить фотоэлектрическую эффективность с 7 % до 9 %, а тепловую эффективность — на 31,45 %.

«Это увеличение связано с использованием цилиндров с фазовым переходом, которые служат для накопления тепловой энергии, улучшения теплопередачи, снижения температуры поверхности фотоэлектрических элементов и поддержания более высоких выходных температур, — сказал Уд Дин. — Такое улучшение тепловых характеристик имеет большое значение для различных областей применения, таких как сушка на солнце и обогрев помещений».

«Суммарная эффективность фотоэлектрических преобразователей достигла 99,43 %», — заключил он. «Конструкция обеспечивала высокую температуру на выходе даже в пасмурную погоду или при нестабильных погодных условиях, что было подтверждено анализом как в помещении, так и на открытом воздухе».

Другие исследовательские группы в Университете Кебангсаан Малайзии недавно разработали PVT-панель на основе скрученных абсорбирующих трубок и PCM с наночастицами, двустороннюю (PVT) панель, в которой в качестве охлаждающей среды используются круговые струи, PVT-систему на основе охлаждения PCM, многоуровневые ребристые радиаторы для охлаждения солнечных модулей и пассивную технологию охлаждения солнечных модулей на основе ребристых радиаторов.