Солнечная энергетика - вернее, производство солнечных батарей, - переживает сейчас в Германии не лучшие времена: не выдержав конкуренции китайских фирм, ряд крупных немецких компаний этого профиля были вынуждены недавно объявить о банкротстве. Тем большее значение имеет для отрасли факт присуждения престижной Немецкой экологической премии трем специалистам в области разработки и производства солнечных батарей. Об этом говорит и Фриц Бриккведде (Fritz Brickwedde), генеральный секретарь Немецкого федерального экологического фонда, учредившего премию: «Главная идея этой награды в том, чтобы подчеркнуть: мы должны быть мировым лидером в области технологий, инноваций, научных разработок, тогда мы сможем добиться и экономического успеха. Деятельность нынешних лауреатов это подтверждает».
Впрочем, присуждение премии - большая радость, конечно, не только для отрасли, но, прежде всего, для самих лауреатов. Тем более что, помимо престижа, премия эта имеет еще и весьма внушительную денежную составляющую - 500 тысяч евро. В этом году они достались Гюнтеру Крамеру (Günther Cramer) из Касселя, сооснователю и главе наблюдательного совета компании SMA Solar Technology, и тандему из Фрайбурга - Андреасу Бетту (Andreas Bett), заместителю директора Института солнечных энергосистем Научного общества имени Фраунгофера, и Хансйоргу Лерхенмюллеру (Hansjörg Lerchenmüller), главе фирмы Soitec Solar.
Инновационные инверторы
Заслуга 59-летнего Гюнтера Крамера состоит в том, что он, сделав ставку на прорывные инновационные разработки, сумел превратить основанное им в 1981 году небольшое инженерное бюро, отпочковавшееся от Кассельского университета, в крупную компанию. Ее филиалы действуют в 20 странах мира, в фирме заняты 5,5 тысячи сотрудников. Компания является сегодня мировым лидером в производстве так называемых инверторов - одного из ключевых компонентов солнечной энергосистемы. Инверторы - это устройства, преобразующие постоянный ток в переменный, что позволяет подавать вырабатываемую солнечными батареями электроэнергию в стандартные энергосети.
Гюнтер Крамер и его коллеги разработали инновационную технологию, на основе которой компания начала производство высокоэффективных инверторов серии Sunny Boy. Эта технология позволила существенно упростить конструкцию инверторов и довести коэффициент их полезного действия до неслыханных 99%. А разработанная компанией аккумуляторно-инверторная система Sunny Island для развивающихся стран и стран с переходной экономикой дает возможность обеспечить автономное электроснабжение удаленных сельских местностей, отрезанных от стационарных сетей.
Многослойный сэндвич с концентратором
50-летний Андреас Бетт и 45-летний Хансйорг Лерхенмюллер работали в тесном сотрудничестве над совершенствованием солнечных батарей. Дело в том, что коэффициент полезного действия стандартных солнечных модулей на основе кремния в качестве полупроводникового материала составляет лишь около 15%. Это очень мало, решил 7 лет назад Лерхенмюллер и основал фирму Concentrix (ныне она именуется Soitec Solar) для вывода на рынок новой технологии, над которой он вместе с Беттом работал, начиная с 1987 года.
Во-первых, исследователи отказались от кремния, сделав ставку на полупроводники на основе соединений галлия и индия. «Кремний преобразует в электроэнергию солнечный свет всего видимого диапазона и - в очень небольшой степени - инфракрасное, то есть тепловое излучение, - поясняет Андреас Бетт. - Нам же удалось существенно оптимизировать энергопреобразование благодаря использованию других полупроводников и за счет ряда конструктивных инноваций». Инженер имеет в виду, прежде всего, принцип сэндвича и принцип концентратора. «Наш сэндвич состоит из трех слоев, - говорит Бетт. - Верхний слой наиболее эффективно использует синий свет, средний слой - красный, а нижний слой – инфракрасный».
Никто не хочет жить под проводами, или Что спасет имидж линий электропередачи?
«Многослойная конструкция делает такую солнечную батарею дороже обычной, - добавляет Хансйорг Лерхенмюллер, - поэтому мы придумали трюк с концентратором: прежде чем упасть на светочувствительное покрытие, солнечные лучи фокусируются специальными линзами, в результате интенсивность света возрастает в среднем в 500 раз».
В Германии неприменимы
В лабораторных условиях инженерам уже удалось получить коэффициент полезного действия более 40%, установив тем самым абсолютный мировой рекорд эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую вне зависимости от способа преобразования. «Но это тоже не предел, - считает Андреас Бетт, - просто до сих пор мы использовали только три слоя разных материалов, а их может быть и четыре, и пять, и шесть. Таким путем мы сможем довести КПД до 50%».
Пока многослойные батареи, уже производимые фирмой Soitec Solar серийно, обладают коэффициентом полезного действия «лишь» около 30%, но и это вдвое превышает КПД стандартной кремниевой батареи. Впрочем, предназначены эти инновационные изделия не для владельцев домов в Германии, решивших установить солнечные батареи у себя на крыше, признает Лерхенмюллер: «Наша технология использует линзы, а потому здесь необходим прямой солнечный свет. Потребители наших изделий - это жители солнечного пояса Земли, то есть Северной Африки, Южной Африки, США, а также Италии, Испании и юга Франции». Зато фрайбургский тандем не опасается конкуренции из Китая. «Ключевой элемент многослойной солнечной батареи - изделие чрезвычайно высокотехнологичное, - говорит Андреас Бетт. - Оно изготовляется в Германии, и скопировать его китайские умельцы смогут, думаю, очень нескоро».
Торжественная церемония вручения премии состоится в Лейпциге. Лауреатов будет приветствовать президент Германии Йоахим Гаук (Joachim Gauck).
