Естествознание

Альтернативная энергетика: перовскитные батареи идут в жизнь

Алексей Тарасов: Альтернативная энергетика: перовскитные батареи идут в жизнь

Факультет наук о материалах МГУ им. М.В. Ломоносова сообщил о новых достижениях в области создания новых солнечных батарей – перовскитных солнечных ячеек,  альтернативных распространенным кремниевым. Перовскитные солнечные батареи дешевле, эффективнее и могут быть изготовлены очень простым способом. В настоящий момент идут работы по улучшению их эксплуатационных характеристик. В частности, учёные выяснили, что золото, используемое в солнечных ячейках  – не лучший для этого материал и предложили более дешевые аналоги – углерод или соединения на основе меди.

Культурно-политический журнал «Э-Вести» обратился к руководителю исследования о деградации золотых электродов к.х.н. Алексею Борисовичу Тарасову с просьбой рассказать нашим читателям о перовскитных солнечных батареях и их перспективах. Выяснилось, что эти перспективы весьма радужны и в течение нескольких лет перовскитные технологии могут войти в нашу жизнь.

ЭВ: Алексей, скажите, пожалуйста, перовскитные солнечные батареи – это предмет фундаментальной науки или они уже имеют практическое применение?

Алексей Тарасов: Перовскитные солнечные батареи уже внедряются. Есть несколько компаний в Японии, Швейцарии, Корее и Великобритании и других странах, которые уже идут в этом направлении, коммерциализируют университетские разработки.

ЭВ: В экономическом плане, насколько выгоднее перовскитные элементы по сравнению с кремниевыми?

Алексей Тарасов: По оценке, перовскиты примерно в 2-3 раза дешевле, чем кремниевые аналоги. 

ЭВ: А по эффективности?

Алексей Тарасов: Лабораторные образцы перовскитных ячеек не уступают по эффективности лабораторными образцам кремниевых, даже превосходят их, отсюда к ним такое пристальное внимание. Но в промышленности кремниевые образцы есть, а первоскитных пока нет. Поэтому, конечно, есть некоторые проблемы с масштабированием. Мы как раз их сейчас решаем. 

ЭВ: Скажите, пожалуйста, почему вы заинтересовались перовскитными солнечными ячейками? Они для чего нужны?

Алексей Тарасов: Существует несырьевая, альтернативная энергетика. В частности, к ней относятся солнечная электрогенерация, гидрогенерация, термальные источники.

По большому счету, вся альтернативная энергетика – солнечная. Даже если взять ветроэнергетику, Солнце нагревает поверхность Земли, образуется ветер, который преобразуется с помощью вращающегося ветряка в электричество. В гидроэнергетике Солнце испаряет воду, она конденсируется, она течёт рекой, и мы снимаем генерацию с турбины.

Солнечная энергетика – самая логичная, здесь мы напрямую без промежуточных стадий превращаем свет в электричество. Поэтому изо всех видов альтернативной энергетики в лаборатории о материалах мы занимаемся солнечной энергетикой. Внутри нее есть несколько направлений. Самое молодое, буквально несколько лет назад появившееся и самое многообещающее – это перовскитная солнечная энергетика.

У нас очень хорошие компетенции в этой области, позволяющие нам добиваться результатов мирового уровня. Поэтому ответ, почему мы этим занимаемся, наверное, такой: потому что это очень нужно нашей стране, актуально, и у нас в этом хорошие позиции.

ЭВ: Если ближе к теме вашего исследования – золотым электродам. Если я правильно понял, золото оказалось не самым подходящим материалом для перовскитов? А есть ли уже примеры или образцы материалов, которые больше может быть подойдут.

Алексей Тарасов: Да, есть, углерод.

ЭВ: У вас уже есть опыт его применения?

Алексей Тарасов: Да и в целом в мире есть довольно много групп, использующих в солнечных ячейках углерод. Но если раньше мотивация заниматься углеродом была преимущественно связана с тем, что он дешевле золота, то мы в своей работе показали, что у углерода есть еще один большой плюс – он еще и стабилен, в отличие от золота. Наша работа носит по сути фундаментальный характер, она закрывает белые пятна в понимании данной тематики. 

ЭВ: Когда можно ожидать появления перовскитных солнечных батарей на базе ваших исследований в России?

Алексей Тарасов: Мы сейчас – лидирующая группа в этой области в России. У нас есть проект, который поддержан индустриальным партнером – компанией «ЕвроСибЭнерго». И мы планируем, что примерно к 2019 году уже будут пробные образцы, которые можно будет рассматривать для активного внедрения в промышленности.

Затем нам понадобится еще 2-3 года и мы выйдем на производство батарей перовскитной технологии. 

Главное – это то, что мы открыли принципиально новый метод создания перовскитов, который позволяет получать их на больших площадях. Проводимые сегодня в мире исследования ведутся на маленьких ячеечках, максимум размером в один квадратный сантиметр. Мы эту проблему решили. Это единственный описанный наукой способ, позволяющий делать ячейку большой площади.

Последнее исследование по применению золота в ячейках, в общем-то, не доминирующее в нашей работе. Основная тематика изысканий, наша основное направление деятельности – это новые способы получения материалов на основе перовскитов с заданными свойствами.  

В конце 2018 года у нас должны закончится НИР (научно-исследовательские работы), будет создан прототип и мы перейдём к стадии ОКР (опытно-конструкторским работам) для разработки технологии пилотного получения устройств. Это российская технология, выполненная в России. Я думаю, что через года два солнечные батареи появятся в России.

ЭВ: А к 2021 году уже появится в продаже?

Алексей Тарасов: Да, думаю, что 2021 год – это уже реальная дата, когда мы можем говорить о внедрении. У нас будут внедряться наши разработки, другие компании будут внедрять свои. У них своя технология, свои патентные базы. Посмотрим, кто окажется более эффективным.