Search

Смогут ли перовскитовые солнечные элементы решить проблему углеродной нейтральности Южной Кореи?

Солнечные элементы нового поколения становятся ключевым элементом для зданий с нулевым энергетическим балансом в Южной Корее



Перовскитный солнечный элемент (Science Trends)


Начиная с 2030 года, все новые здания в Южной Корее, государственные или частные, с общей площадью 500 квадратных метров или более должны быть полностью энергоэффективными, вырабатывая необходимую им энергию из возобновляемых источников, таких как солнце, ветер и вода.


Многие ожидают, что в рамках грандиозного плана страны по достижению углеродно-нейтрального баланса к 2050 году правила о зданиях с нулевым энергетическим балансом увеличит местный спрос на солнечные панели, используемых для строительства стен.


Солнечные элементы нового поколения, изготовленные из материалов, называемых перовскитами, привлекают внимание своим потенциалом революционизировать солнечную промышленность, что в значительной степени способствует амбициям страны в отношении экологичных зданий.


Что такое перовскиты?


Большинство солнечных панелей, установленных на крышах зданий и пустырях, представляют собой плиты из кристаллического кремния. По сравнению с ними солнечные элементы на основе перовскита могут улучшить экономику их установки на зданиях. Эффективность и цена - две основные сильные стороны нового материала.


«Солнечные панели должны получать солнечный свет под прямым углом, иначе их производительность значительно упадет. Тем не менее перовскитные солнечные элементы могут сохранять свои характеристики в гораздо более широких углах, даже при солнечном свете под углом 10 градусов, что делает их подходящими для установки на стены зданий », - сказал Сок Санг Иль, профессор энергетики и химической инженерии в Ульсанском национальном институте науки и технологии, которая разработала перовскитовый солнечный элемент с самым высоким КПД в мире - 25,17 процента по состоянию на октябрь этого года. Коэффициент эффективности указывает долю солнечной энергии, преобразованную в полезную энергию.


«План южнокорейского правительства по обеспечению углеродной нейтральности с помощью зданий с нулевым энергетическим балансом кажется отличной идеей, поскольку он может решить различные (экологические) проблемы, связанные с установкой солнечных панелей на суше», - добавил профессор.



Здание с нулевым энергетическим балансом в Pangyo 2nd Techno Valley (Министерство транспорта Южной Кореи)


Перовскиты - это легко синтезируемые соединения с ромбической кристаллической структурой. Перовскитные солнечные элементы используют тонкие микрометровые пленки из этих материалов для сбора света.


«По сравнению с кремниевыми солнечными элементами, которым потребовалось 40 лет, чтобы повысить свой КПД до нынешнего уровня 27 процентов с 15 процентов с 1980 года, перовскитным солнечным элементам потребовалось менее 10 лет, чтобы повысить свой КПД до нынешних 25 процентов по сравнению с 12 процентами в начале 2010-х », - сказал аналитик Hyundai Motor Securities Кан Дон Чжин.


Аналитик добавил, что солнечные элементы из перовскита, хотя в 100-200 раз тоньше кремниевых солнечных элементов, могут поглощать такое же количество солнечного света, что делает их легкими и гибкими. Что касается производственного процесса, кремниевые солнечные элементы требуют более высоких температур - выше 1000 градусов по Цельсию - в то время как перовскитные солнечные элементы могут изготавливаться при температуре от 150 до 200 градусов по Цельсию, что приводит к значительному сокращению производственных затрат.


Пасмурный рынок


Причина, по которой перовскитные солнечные элементы до сих пор не поступили на рынок, заключается в том, что не решены ключевые технологические проблемы.


«Перовскитные солнечные элементы чувствительны к влаге и теплу, но прилагаются усилия для устранения недостатков путем синтеза перовскитов с различными соединениями, хотя есть компромисс в виде более низкой эффективности», - сказал аналитик Heungkuk Securities Чон Ву Дже.


По словам профессора Сока, такие проблемы, вероятно, будут решены в течение трех-четырех лет, поскольку во всем мире ведутся обширные исследования, и ежегодно выходит более 3000 статей о перовскитных солнечных элементах.


Однако, даже если такие проблемы будут решены, внедрение перовскитных солнечных элементов для владельцев зданий может быть совершенно другой историей.



Солнечные панели, встроенные в здание Seoul Energy Dream Center. (Seoul Energy Dream Center)


«Мы провели встречи со многими компаниями, интересующимися нашими перовскитными материалами, но реальных инвестиций не было. Южнокорейские компании колеблются, потому что, если они начнут бизнес по производству перовскитных материалов, им в конечном итоге придется конкурировать с китайскими компаниями с точки зрения ценовой конкурентоспособности », - сказал профессор Сок.


С 2018 по 2020 год три основных производителя поликремния Южной Кореи - OCI, Hanwha и Hankook Silicon - отказались или приостановили свой бизнес по производству поликремния в пользу солнечных батарей в игре с китайскими фирмами, создавшей переизбыток сырья. По словам профессора, это оставило для южнокорейских компаний прецедент, согласно которому производство сырья для солнечных элементов - это проигрышная игра, в том числе перовскитовые материалы.


Цена на поликремний, которая в 2008 году составляла 400 долларов за килограмм, в 2015 году упала до 14,50 доллара, а в 2018 году - до 10,40 доллара. В прошлом году цена упала еще больше - до 8,40 доллара. По данным PV InfoLink, в феврале этого года цена составляла 7,10 доллара.


Кроме того, еще неизвестно, действительно ли лидерство Южной Кореи в перовскитовой технологии гарантирует лидерство на рынке.


«Даже сейчас южнокорейские компании, занимающиеся генерацией солнечной энергии, имеют технологическое преимущество перед китайскими компаниями, но китайские компании доминируют на мировом рынке благодаря своим размерам. Нет никаких гарантий, что этого не произойдет с будущим рынком перовскитных солнечных элементов», - добавил профессор.


По данным Экспортно-импортного банка Кореи, по состоянию на 2018 год Китай контролировал 64, 92, 85 и 80 процентов мировых рынков поликремния, его слитков и пластин, солнечных элементов и модулей из них соответственно.


Выбирая «третий путь»


Поскольку переход к перовскитному бизнесу сопряжен со сложными рисками, крупные южнокорейские компании по производству солнечной энергии, такие как Hanwha Q Cells, разрабатывают «тандемные» элементы, гибрид традиционных солнечных элементов и перовскитных солнечных элементов.


Когда слой перовскита помещается поверх кремниевого солнечного элемента, он становится тандемным солнечным элементом. В то время как солнечные элементы из перовскита поглощают более короткую длину волны синего света, кремниевые элементы поглощают более длинную волну красного света. Эта разница в глубине поглощения позволяет тандемным ячейкам максимально повысить эффективность.


«Теоретически максимальная эффективность кремниевых солнечных элементов составляет 29 процентов. Однако тандемные ячейки могут достигать 44 процентов », - сказал представитель Hanwha Q Cells. Hanwha Q Cells, занимающая шестое место в мире по объемам поставок солнечных модулей в прошлом году, нацелена на массовое производство тандемных элементов начиная с 2023 или 2024 года.


Что касается того, почему Hanwha планирует производить гибридные тандемные солнечные элементы, а не просто перовскитные солнечные элементы, которые теоретически тоньше и дешевле, представитель фирмы указал на крошечный объем внутреннего рынка.


«Государственные стимулы для зданий с нулевым энергетическим балансом распространяются только на «новые» здания. Кроме того, точные стандарты для перовскитных солнечных элементов еще не определены, а это означает, что в настоящий момент мы не можем предсказать, какой тип или размер продукции потребуются строительным компаниям в будущем», - сказал представитель.



Солнечная панель Shinsung E&G (Shinsung E&G)


Поскольку коммерциализация перовскитных солнечных элементов, как ожидается, займет несколько лет, Shinsung E&G, еще одна южнокорейская компания, занимающаяся солнечной энергетикой и в настоящее время разрабатывающая тандемные элементы, представила кремниевые солнечные панели разных цветов, чтобы соответствовать цвету здания.


«Начиная с этого года, все новые общественные здания должны стать зданиями с нулевым энергетическим балансом. Начиная с 2025 года все новые частные дома должны строиться как здания с нулевым энергетическим балансом. По этой причине спрос на панели Shinsung E&G под наименованием "солнечная кожа" резко вырос, поскольку они могут гармонировать с внешним видом здания того же цвета. Кроме того, солнечные панели имеют матовую поверхность, что сводит к минимуму отражение света», - сказал представитель компании.


Ким Бён Ук (kbw@heraldcorp.com)


#южнаякорея #корея #политика #экономика #экология #солнечнаяэнергетика #промышленность #общество #культура

KOREA HERALD RUSSIAN EDITION
Copyright KOREA HERALD & WS PARTNERS

Operated by WS PARTNERS
All Rights Reserved.

Address: 53 Mapodaero, Mapo-gu, Seoul, South Korea

Tel.: +82-2-6414-8765