Квантовая точка солнечных батарей — Quantum dot solar cell
Тип солнечной батареи на основе квантовых точек устройств
Спин-отливать квантовую точку солнечных батареи, построенные Sargent группы в Университете Торонто. Металлические диски на передней поверхности являются электрические соединения ниже слоев.Квантовая точка солнечные батареи (QDSC) является солнечным элементом конструкцией , который использует квантовые точки в качестве поглощающего фотоэлектрического материала. Он пытается заменить сыпучих материалов , таких как кремний , медь индия галлия селенида ( CIGS ) или теллурида кадмия ( CdTe ). Квантовые точки имеют запрещенные зоны , которые перестраиваемые в широком диапазоне уровней энергии, изменяя их размер. В сыпучих материалов, ширина запрещенной зоны фиксируется путем выбора материала (ов). Это свойство делает квантовые точки привлекательные для нескольких плоскостных солнечных элементов , где различные материалов используются для повышения эффективности путем сбора нескольких частей солнечного спектра .
В 2016 г., эффективность превышает 10%.
Фон
Солнечные концепции клеток
В обычной солнечной батареи, свет поглощается в полупроводнике , производя электронно-дырочной (а) пара; пара может быть связана и упоминается как экситон . Эта пара отделен от внутреннего электрохимического потенциала (присутствующего в р — п переходов или диодов Шоттки ) и полученный в результате поток электронов и дырок создает электрический ток. Внутренний электрохимический потенциал создается путем легирования одной части полупроводник с атомами , которые действуют как доноры электронов (п-типа легирования) , а другой с акцепторами электронов (р-типа легирования) , что приводит к р — п — перехода . Генерация пары е — А требует, чтобы фотоны имеют энергию , превышающую ширину запрещенной зоны материала. Эффективно, фотоны с энергией ниже запрещенной зоны не поглощаются, в то время как те, которые выше , можно быстро ( в течение примерно 10
Ширина запрещенной зоны (1,34 эВ) идеальная одной соединительной ячейка близка к кремнию (1,1 эВ), одной из многих причин , что кремний доминирует на рынке. Тем не менее, эффективность кремниевых ограничивается до приблизительно 30% ( предельной Шокли-Queisser ). Это можно улучшить на одной распределительную ячейке вертикально укладки клеток с различными запрещенными зонами — называется «тандем» или «мульти-распределительным» подход. Же анализ показывает , что клетка два слоя должна иметь один слой , настроенный на 1,64 эВ , а другой 0,94 эВ, что обеспечивает теоретическую производительность на 44%. Ячейка трехслойный должна быть настроена на 1,83, 1,16 и 0,71 эВ, с эффективностью 48%. «Бесконечность слой» клетка будет иметь теоретическую эффективность 86%, с другими термодинамическими механизмами потерь , приходящихся на остальное.
Традиционные способы приготовления (кристаллический) кремний не поддаются такому подходу в связи с отсутствием запрещенной зоны перестройки длины волны. Тонкие пленки из- аморфного кремния , которые из — за потребности в расслабленных кристалле сохранении импульса могут достичь прямых и запрещенных зон перемешивания углерода, может настроить ширина запрещенной зоны, но и другие вопросы , которые помешали их из сопоставления производительности традиционных клеток. Большинство тандем-клеточные структуры основаны на более высоких полупроводниках производительности, в частности , арсенида индия галлия (InGaAs). Трехслойные InGaAs / GaAs / InGaP клетка (0,94 зоны непропускание / 1.42 / 1.89 эВ) держат рекорд КПД 42,3% для экспериментальных примеров.
Тем не менее, QDSCs страдают от слабого поглощения, а вклад поглощения света при комнатной температуре является незначительным. Эту проблему можно решить путем использования multibranched nanostars Au.
Квантовые точки
Квантовые точки полупроводниковые частицы , которые были сокращены ниже размера Экситон радиуса Бора и из квантовой механики соображений, энергии электронов , которые могут существовать внутри них становится конечным, так много энергии в атоме. Квантовые точки были названы как «искусственные атомы». Эти уровни энергии перестраиваемые путем изменения их размера, что , в свою очередь , определяет запрещенные. Эти точки могут быть выращены в диапазоне размеров, что позволяет им выражать различные запрещенные зоны без изменения базового материала или конструкции техники. В типичных влажных препаратах химии, настройка осуществляется путем изменения длительности синтеза или температуры.
Возможность настроить зонные делают квантовые точки желательные для солнечных элементов. Для получения спектра распределения фотонов Солнца, предел Шокли-Queisser указывает на то, что максимальная эффективность преобразования солнечной происходит в материале с шириной запрещенной зоны 1,34 эВ. Однако материалы с более низкими запрещенными зонами будут лучше подходят для выработки электроэнергии с меньшей энергией фотонов (и наоборот). Одиночные реализации ответвительных с использованием сульфида свинца (PbS) коллоидные квантовые точки (CQD) имеют запрещенные зоны , которые могут быть настроены в дальнем инфракрасные, частоты, которые , как правило , трудно достичь с помощью традиционных солнечных батарей. Половина солнечной энергии , достигающей Земли в инфракрасном диапазоне, в основном в ближней инфракрасной области спектра. Квантовая точка солнечные батареи делают инфракрасную энергию , как доступная как любые другие.
Кроме того, CQD предлагает легкий синтез и подготовку. В то время как суспендируют в коллоидной жидкой форме , они могут быть легко обработаны в течение производства, с fumehood как наиболее сложного оборудования , необходимого. CQD обычно синтезирует в небольших партиях, но может быть массовым производством. Точки могут быть распределены на подложке путем нанесения покрытия центрифугированием , либо вручную , либо в автоматическом процессе. Крупномасштабное производство может использовать спрей-на или рулонной печати системы, что значительно сокращает затраты на строительство модуля.
производство
Ранние примеры используются дорогостоящие молекулярно — лучевой эпитаксии процессов. Тем не менее, несоответствие решетки приводит к накоплению деформации и , таким образом генерации дефектов, ограничение количества уложенных слоев. Капелька методика роста эпитаксии показывает свои преимущества по изготовлению деформаций свободной КТ. В качестве альтернативы, менее дорогие способы изготовления позже были разработаны. Они используют влажную химию (для CQD) и последующую обработку раствора. Концентрированные растворы наночастиц стабилизируются длинными углеводородными лигандами , которые держат нанокристаллы взвешенных в растворе.
Для того, чтобы создать твердое тело, эти решения повержены и длинные стабилизирующие лиганды заменены короткие цепочки сшивающими. Химически инженерная поверхность нанокристаллический лучше пассивации нанокристаллов и уменьшить пагубные состояния ловушки, которые бы ограничение производительности устройства путем рекомбинации носителей. Такой подход дает КПД 7,0%.
Более позднее исследование использует различные лиганды для различных функций путем настройки их относительное выравнивание полосы, чтобы повысить производительность до 8,6%. Клетки раствор обработаны на воздухе при комнатной температуре и выставлены воздух-стабильность в течение более чем 150 дней без капсулирования.
В 2014 году применение иодида был введен в качестве лиганда , который не связываться с кислородом. Это поддерживает стабильные n- и р-типа слоев, повышая эффективность поглощения, который произвел эффективность преобразования энергии до 8%.
история
Идея использования квантовых точек в качестве пути к высокой эффективности была впервые отмечена Бернхэмым и Дугганом в 1990 году В то время науки о квантовых точках, или «ям», поскольку они были известны, была в младенчестве и ранние примеры были просто становится доступным.
усилия DSSC
Другой современный дизайн клетка является краситель сенсибилизированные солнечных батарей или DSSC. DSSCs использовать губчатую слой TiO
2 в качестве полупроводникового клапана, а также механической опорной конструкции. Во время строительства, губка заполнена органическим краситель, обычнорутениевого-polypyridine, который впрыскивает электроны в диоксид титана при фотовозбуждении. Этот краситель является относительно дорогостоящим, и рутения является редким металлом.
Использование квантовых точек в качестве альтернативы молекулярных красителей рассматривалась с первых дней исследования DSSC. Возможность настроить зонную позволила разработчику выбрать более широкое разнообразие материалов для других частей клетки. Сотрудничающие группы из Университета Торонто и Федеральной политехнической школы Лозанны разработала конструкцию , основанную на заднем электроде непосредственно в контакте с пленкой из квантовых точек, исключая электролит и формирование обедненного гетероперехода . Эти клетки достигали 7,0% эффективности, лучше , чем лучшие устройства твердотельных DSSC, но ниже тех , которые основаны на жидких электролитов.
Мульти-переход
Традиционно, мульти-ответвительные солнечные элементы выполнены с коллекцией нескольких полупроводниковых материалов. Поскольку каждый материал имеет различную ширину запрещенную зоны, дырочный переход каждый материала будет оптимизирован для другого входящего длины волны света. Использование нескольких материалов позволяет поглощение более широкого диапазон длин волн, что увеличивает электрическую эффективность преобразования ячейки.
Тем не менее, использование нескольких материалов делает мульти-ответвительные солнечные батареи слишком дорого для многих коммерческих применений. Поскольку ширина запрещенной зоны квантовых точек могут быть настроены путем регулировки радиуса частиц, мульти-ответвительные клетки могут быть изготовлены путем введения квантовых точек полупроводников различных размеров (и, следовательно, различной ширины запрещенной зоны). Используя тот же самый материал, снижает производственные затраты, а также расширение спектра поглощения квантовых точек могут быть использованы для увеличения тока и общую эффективность ячейки короткого замыкания.
Кадмий теллурида (CdTe) используется для клеток , которые поглощают множество частот. Коллоидная суспензия этих кристаллов является спин-отливает на подложку , такие как стекло тонкого, горшечном в проводящем полимере . Эти клетки не использовали квантовые точки, но общие черты с ними, например, спин-литье и использование тонкого проводника пленки. При низких производственных масштабах квантовых точки являются более дорогими , чем массовым производством нанокристаллов, но кадмий и теллур являются редкими и высоко токсичными металлами , подлежащие колебаниям цен.
Саргент группа использовала сульфид свинца в качестве ИК — донора электронов , чувствительных , чтобы произвести запись , то эффективность ИК-солнечные батареи. Спин-отливка может разрешить строительство «Тандем» клеток при значительно сниженной стоимости. Исходные клетки использовали золотые подложки в качестве электрода, хотя никель работает так же хорошо.
захват горячих носителей
Другим способом повышения эффективности является захват дополнительной энергии в электроне при испускании из материала одного зонных. В традиционных материалах , таких как кремний, расстояние от места излучения к электроду , где они собирают слишком далеко , чтобы позволить этому произойти; электрон будет проходить много взаимодействия с кристаллическими материалами и решетками, что дает эту дополнительную энергию в виде тепла. Аморфный тонкопленочный кремния судили в качестве альтернативы, но недостатки , присущие этим материалам перегружены их потенциальное преимущество. Современные клетки тонкопленочных остаются в целом менее эффективными , чем традиционный кремний.
доноры наноструктурные могут быть отлиты как равномерные фильмов, которые позволяют избежать проблем, связанных с дефектами. Они будут распространяться на другие вопросы, присущих квантовые точки, в частности вопросов, удельных сопротивления и сохранение тепла.
Несколько экситоны
Предел Шок-Queisser, которое устанавливает максимальную эффективность фотоэлемента однослойного быть 33,7%, предполагает, что только один электрон-дырочные пары (экситоны) могут быть получены за входящий фотон. Множественный экситон поколение (МЭГ) является экситоном путем релаксации, который позволяет два или более экситонов, которые будут созданы за входящий высокую энергию фотона. В традиционных фотоэлектрические, этот избыток энергии теряется в сыпучего материала в виде колебаний решетки (электрон-фононной связи). МЭГ происходит, когда этот избыток энергия передается для возбуждения дополнительных электронов через запрещенную зону, где они могут внести свой вклад в плотность тока короткого замыкания.
В квантовых точках, квантовый конфайнмент увеличивает кулоновское взаимодействие, которые приводят в действии процесса MEG. Это явление также снижает скорость электрон-фононной связи, который является доминирующим методом экситонной релаксации в объемных полупроводниках. Фонона узкое место замедляет скорость охлаждения горячего носителя, что позволяет экситонам проводить другие пути релаксации; это позволяет MEG доминировать в квантовых точках солнечных элементов. Скорость МЭГА может быть оптимизирована путем адаптации квантовой химии точки лиганда, а также путем изменения квантовой точки материала и геометрии.
В 2004 году в Лос — Аламосской национальной лаборатории сообщили спектроскопические доказательства того, что несколько экситоны могут быть эффективно генерируемый при поглощении одного фотона, энергичного в квантовой точке. Захватив их поймают больше энергии солнечного света. При таком подходе, известном как «носитель» умножение (CM) или « множественное экситоно поколение » (МЭГ), квантовая точка настроена на выпуск несколько электронно-дырочных пары при более низкой энергии вместо одной пары при высокой энергии. Это повышает эффективность за счет увеличения фототока. Точки ЛАНЛ были сделаны из селенида свинца .
В 2010 году университет штата Вайоминг продемонстрировали одинаковую производительность , используя клетки DCCS. Свинцово-сера (PbS) точки продемонстрировали выброс два электронов , когда входящие фотоны были примерно в три раза больше энергии запрещенной зоны.
В 2005 году НРЕЛ продемонстрировал MEG в квантовых точках, производя три электрона на один фотон и теоретическую эффективность 65%. В 2007 году они достигли аналогичного результата в кремнии.
Неокислительная
В 2014 году Университет Торонто группы изготовлены и продемонстрировали тип CQD п-типа ячейки с использованием PbS со специальной обработкой, так что он не связывается с кислородом. Клетка достигается эффективность 8%, просто стесняется текущей записи эффективности QD. Такие клетки создают возможность непокрытых «распыление на» клетки. Тем не менее, они стабильны на воздухе п-типа CQD фактически были изготовлены в бескислородной среде.
Кроме того, в 2014 году, еще одна исследовательская группа в MIT показали, воздушно-устойчивым ZnO / солнечные элементы PbS, которые были изготовлены в воздухе и достигли сертифицированный 8,55% эффективность записи (9,2% в лаборатории), потому что они впитывали свет и, в то же время транспортировки заряд коллекторов в края ячейки. Эти клетки демонстрируют беспрецедентный воздушный стабильность квантовых точек солнечных элементов, что производительность остается неизменной в течение более чем 150 дней хранения на воздухе.
Рынок Введение
Коммерческие провайдеры
Хотя квантовая точка солнечные батареи еще, чтобы быть коммерчески жизнеспособными в массовом масштабе, несколько небольших коммерческих провайдеров начали продавать квантовые точечные фотоэлектрической продукции. Инвесторы и финансовые аналитики определили квантовые точки фотоэлектрические как ключевой технология будущего для солнечной энергетики.
- Quantum Материалы Corp. (КМК) и вспомогательные Solterra Возобновляемые Технологии разработки и производства квантовых точек и наноматериалов для использования в энергетических и осветительных приложений солнечных. С их запатентованной технологией производства непрерывного потока для перовскита квантовых точек, ККА надеется снизить стоимость квантовых точек производства солнечных батарей в дополнении к применению их наноматериалов для других развивающихся отраслей промышленности.
- QD Solar воспользовался преимуществом перестраиваемой запрещенной зоны квантовых точек для создания несколько спая солнечных батарей. Благодаря сочетанию эффективных кремниевых солнечных элементов с помощью инфракрасных солнечных элементов, сделанных из квантовых точек, квантовых точек Солнечная стремится собрать больше солнечного спектра. QD Солнечной неорганические квантовые точки обрабатываются с высокой пропускной способностью и экономически эффективных технологий и более свето- и воздухо- стабильны, чем полимерных наноматериалов.
- UbiQD разрабатывает фотоэлектрические окна с использованием квантовых точек в качестве флуорофоров. Они разработали люминесцентный солнечный концентратор (LSC) с помощью ближней инфракрасной области квантовых точек, которые дешевле и менее токсичны, чем традиционные альтернативы. UbiQD надеется обеспечить полупрозрачные окна, которые преобразуют пассивные здания в единицы выработки энергии, одновременно уменьшая приток тепла здания.
Соображения безопасности
Многие (халькогениды свинца / кальций, такие как PbSe, CdSe) тяжелые металлы с квантовыми точками полупроводников могут быть цитотоксическими и должны быть инкапсулированы в стабильной полимерной оболочке для предотвращения воздействия. Нетоксичные квантовые точечные материалы, такие как AgBiS2 нанокристаллы были изучены из-за их безопасность и изобилие; разведочные работы с солнечными элементами на основе этих материалов показали эффективность сравнимо преобразования и плотность тока короткого замыкания. CuInSe2-Х квантовая точка материал UbiQD является еще одним примером нетоксичного полупроводникового соединения.
Смотрите также
Рекомендации
внешняя ссылка
ru.qwertyu.wiki
Солнечную энергетику России питает квант милосердия
О проблемах, перспективах и успехах фотовольтаики в нашей стране и в мире редактору «Мембраны» рассказал Сергей Плеханов – генеральный директор и главный конструктор московского предприятия «Квант», имеющего полувековой опыт проектирования и производства солнечных элементов.
НПП «Квант» известно в первую очередь благодаря своим фотоэлектрическим преобразователям (ФЭП) и солнечным батареям (СБ) для космической техники. Его модули питали или питают значительную часть отечественных спутников, межпланетные станции «Венера» и «Марс», орбитальные станции «Салют» и «Мир», наконец – российский сегмент МКС.
Рис. 1. Некоторые этапы в производстве солнечных батарей на «Кванте» требуют ручного труда. Но для выпуска таких систем в мире существуют технологии, автоматизированные почти полностью. Могут заработать они и в России. Только для этого продажи солнечных установок должны стать массовыми (фото НПП «Квант»).
Но и СБ наземного применения для «Кванта» не в диковинку: в арсенале предприятия можно найти панели для коттеджа или офиса. Выпускают здесь и небольшие модули, пригодные для питания палаток, бытовок строителей или нефтяников, зарядки автомобильных аккумуляторов или батарей электронных устройств в поле.
Рис. 2. Российская компактная солнечная электростанция – экспонат выставки. Для подавляющего большинства наших соотечественников это ещё экзотика, хотя в Европе или США подобным дополнением к частному дому трудно кого-то удивить (фото НПП «Квант»).
Рис. 3. Наш собеседник – Сергей Иванович Плеханов, инженер по образованию, всю свою трудовую биографию занимался созданием космических аппаратов на разных предприятиях. НПП «Квант» возглавил в феврале 2010 года.
– Конёк «Кванта» — солнечные батареи космического назначения. Их можно охарактеризовать как «эффективно, но дорого». Другое направление вашей работы, СБ для наземных систем, – «менее эффективно, зато дешевле». Как вы считаете, возможно ли сочетание очень высокого КПД с низкой стоимостью преобразователей?
— Работы над этим ведутся. Делаются устройства с концентраторами, совершенствуются технологии. Но сегодня цены космических и наземных батарей различаются на два порядка. Поэтому говорить об их сближении в ближайшем будущем не имеет смысла.
– О новых проектах станций на основе СБ в тех или иных странах объявляют чуть ли не еженедельно. Отрасль ждёт скорый триумф? Или это излишне оптимистичный взгляд?
— Развитие этого рынка носит волнообразный характер. И часто это связано не с экономикой отдельных стран, а с мировыми трендами. Недавний финансовый кризис обвалил рынок солнечных батарей, затормозил развитие почти всех проектов таких электростанций. По мере общего оживления экономики и в данной области процесс тоже пошёл по нарастающей. При этом важную роль сыграли не только экономические, но и политические факторы.
События в Фукусиме и отказ от атомных станций (в частности, в Германии) дали мощный толчок развитию «солнечных проектов», особенно в Европе. Бизнес активно пошёл в эту сферу. Это потащило за собой вверх производство кремния, ФЭП, модулей и так далее.
Но я не исключаю, что возможен и небольшой откат. Люди ведь стремятся к разумным решениям, оценивают «выгодно – невыгодно». Так что некоторая временная корректировка возможна.
Рис. 4. Модули типа КСМ предприятие «Квант» выпускает в нескольких версиях. Отличаются они технологией (моно- или мультикристаллический кремний), размерами (от 0,5 х 1,2 до 0,8 х 1,6 м) и мощностью (от 80 до 180 ватт). КПД — 17% (фотографии НПП «Квант»).
– Стоимость «солнечного ватта», выработанного с помощью ФЭП, пока ещё высока. Чтобы соперничать с другими источниками энергии, этим устройствам необходимо подешеветь. Стоит ли ждать падения цен? Сможет ли когда-нибудь фотовольтаика сравниться по выгодности с газом и углём?
— Вопрос неоднозначный. Мир уже подошёл к тому, что солнечные энергетические технологии могут быть внедрены очень широко. В Западной Европе, к примеру, стоимость одного киловатт-часа, полученного на СБ, и киловатт-часа от традиционных источников ещё не равны, но уже соразмерны.
Если говорить о стоимости одного ватта выходной мощности в составе солнечного модуля, то в Европе и США достигнут уровень примерно в 1,2–1,3 евро и есть тенденция к удешевлению. Я думаю, в ближайшем будущем цена снизится примерно до одного евро. Это при условии массового автоматизированного производства как ФЭП, так и модулей на их основе.
Китай, к слову, может обеспечить и более низкие цены, но к его массовой продукции есть вопросы по качеству и ресурсу.
– Для роста привлекательности СБ не менее важен КПД массовых ФЭП. Ваш прогноз изменения этого параметра? Имеет ли смысл ожидать прорыва?
Основную долю рынка сейчас занимают ФЭП на основе монокристаллического и мультикристаллического кремния. Достигнут КПД в 18–20%. И тут ещё возможен небольшой рост, процента на три.
Но дело в том, что даже показатель в 20% — это уже хорошая цифра, обеспечивающая развитие традиционной фотовольтаики.
Рис. 5. Ещё одно направление, развиваемое «Квантом», – переносные складные электростанции серий ЭПС и ЭМС, зарядные устройства СЗУ-БСА. Они состоят из солнечных модулей и буферных аккумуляторов. Модели пиковой мощностью от 8 до 140 ватт предназначены для силовых ведомств, охотников и рыболовов, туристов, геологов, чабанов… (фотографии НПП «Квант» и Виктора Боярского).
– А более свежие направления — аморфный кремний, теллурид кадмия, применяемые в тонкоплёночных ФЭП? Такие батареи ведь дешевле «традиционного кремния». Могут они в силу этого фактора оказать влияние на распространение солнечных электростанций, в частности, в России?
У таких батарей КПД существенно ниже, 8–12%. Потенциал к повышению эффективности там есть, но незначительный. Кроме того, по экологическим параметрам эти батареи проигрывают обычному кремнию.
Получается, дешёвые батареи требуют при равной мощности вдвое большей площади, а это означает рост стоимости участка, длины кабельных сетей, более высокие эксплуатационные расходы.
К тому же подтверждённый практикой ресурс систем на основе аморфного кремния – это ещё большой вопрос, в то время как панели из монокремния уже продемонстрировали 25-летний ресурс с ухудшением характеристик всего на 15–20% и продолжают работать.
– Значит, многочисленные поиски других материалов и вариантов СБ не приведут к вытеснению обычного кремния?
Я думаю, ещё ближайшие лет 5–7 традиционный кремний будет занимать основную долю рынка. Кроме того, в мире сейчас развёрнуты большое производство кремния, массовый выпуск ФЭП, сборка модулей. Туда вложены большие деньги, и с точки зрения бизнеса неразумно было бы вдруг всё менять.
Хотя, конечно, исследования по новым поколениям СБ ведутся, и во что они выльются через лет пять – сейчас сказать трудно.
Тем временем кремниевые ФЭП ещё не настолько «насытили» мировую энергетику, чтобы перестать считаться перспективными для использования в солнечных электростанциях.
В свою очередь, для ситуаций, когда есть потребность в мобильной батарее, в использовании её в сложных условиях окружающей среды вполне подходят элементы на основе аморфного кремния.
Рис. 6. Панель из аморфного кремния – один из вариантов космических солнечных батарей. С квадратного метра они дают всего 90–100 ватт мощности, но зато эти панели в несколько раз легче кремниевых монокристаллических СБ или ячеек из арсенида галлия. Кроме того, деградация (падение рабочего тока) у аморфной батареи за 10 лет пребывания в космосе составляет 7%, против 15–30% (в зависимости от орбиты) у монокристаллических и «галлиевых» преобразователей (фото НПП «Квант»).
– В связи с выбором материалов стоит вспомнить трёхпереходные ФЭП со множеством слоёв различных полупроводников. Они способны захватывать больший спектр излучения и очень эффективны. На ваш взгляд, смогут они стать основой крупных солнечных электростанций?
Действительно, с наногетероструктурами, в частности на базе арсенида галлия, достигнут КПД до 30% и немного выше. Но получение таких структур сложно, оно включает десятки технологических процессов, сопряжённых с большими издержками как по материалам, так и по технологиям.
В результате цена квадратного метра у таких ФЭП гораздо выше, чем у обычных кремниевых, что ограничивает их применение.
В то же время, используя концентрацию света линзами (в 100–500 раз), можно найти компромисс, когда сам ФЭП будет дорогой, но зато небольшой по площади.
Правда, тут возникает масса дополнительных деталей, повышающих цену. Нужно фокусировать свет, надо обеспечивать хороший теплоотвод от ФЭП, аппарату с концентратором необходима система поворота батареи вслед за солнцем…
Поэтому такие системы пока будут занимать узкую нишу. Но они имеют хорошие перспективы в районах, где высока солнечная активность, где солнце стоит высоко над горизонтом (экваториальная зона).
Рис. 7. По информации Technology Review, нынешним летом один из крупнейших производителей СБ, китайская компания Suntech Power, показала модули, каждая ячейка которых представляет собой хаотичную смесь моно- (тёмные участки на снимке) и поликристаллического (пёстрые участки) кремния. Разработчики смешанного техпроцесса ожидают, что он поможет снизить стоимость СБ на 10–20% при относительно высоком КПД. Ещё несколько западных фирм тоже работают над внедрением этой комбинированной технологии (фото Suntech Power).
– Недавно производители СБ начали осваивать промежуточный технологический процесс, при котором в единой ванне и одновременно из расплава выращивается смесь монокристаллического и поликристаллического кремния. Расход электроэнергии оказывается не очень высок, и цена пластин выходит промежуточной между моно- и поликремнием, как и КПД.
Данный подход поможет сделать солнечные электростанции более распространёнными? Работает ли «Квант» над такими технологиями?
Подобные поиски, связанные с кремнием, на «Кванте» велись на протяжении нескольких десятилетий применительно к решению космических задач. Но и у нас, и за рубежом такие работы носят в основном опытно-экспериментальный характер.
Насколько я знаю, в проектах крупных электростанций такой комбинированный кремний ещё не применялся. Но сам подход интересный.
Тут нужно вспомнить, что есть ещё мультикремний, содержащий крупные зёрна с монокристаллической решёткой.
Он дешевле, чем просто монокристаллический кремний. И хотя КПД ячеек на его основе несколько ниже, чем у монокремния, зато мультикремниевые пластины выпускаются прямоугольными и занимают всю площадь панели, что отчасти компенсирует недостачу в эффективности.
Пластины монокремния вырезаются из прутка, после чего у такого круга обрезают края. В результате пластины-многоугольники не закрывают всю доступную площадь солнечного модуля.
Рис. 8. Модули на основе монокристаллических (вверху) и мультикристаллических (внизу) солнечных элементов. Хорошо видно, что последние лучше закрывают площадь батареи (фотографии НПП «Квант»).
– В нашей стране работают несколько предприятий, занятых выпуском солнечных батарей. В сравнении с лидерами в данной сфере – заводами в Западной Европе, Китае и США – мощности их линий невелики. Но всё же в сумме это более 50 мегаватт солнечных модулей в год. Львиная доля этой продукции уходит сейчас на экспорт.
И если в мире действует немало солнечных электростанций на основе СБ мощностью по 10–15 мегаватт каждая, плюс ещё порядка десятка солнечных ферм на 50–80 МВт, то у нас, скажем, о пуске солнечной установки на 100 киловатт в Белгородской области в сентябре 2010 года СМИ говорили как о выдающемся событии. В чём, на ваш взгляд, причина такого отставания?
— Что касается России, то полноценного рынка СБ здесь до сих пор нет. Главная причина – в отсутствии в данном вопросе целенаправленной государственной политики, поддержки с точки зрения экономики, законодательства.
В России пока киловатт-час из розетки в несколько раз дешевле киловатт-часа от фотовольтаики. В таких условиях трудно рассчитывать, что российский потребитель начнёт массово покупать эти станции.
Рис. 9. 100-киловаттный комплекс СБ, питающий
одну из ферм компании «Агро-Белогорье» — пионер
более-менее крупной солнечной энергетики в
России. Но по мировым меркам это очень скромная
солнечная электростанция (фото Алла Солодова/Infox.ru).
– Значит, нашим законодателям стоит посмотреть на опыт Запада? Как там решается вопрос с поддержкой данного направления энергетики?
Когда мы говорим о Западе, нужно иметь в виду, что там очень большое значение придают вопросам экологии. Эта тема серьёзно воспринимается и общественностью, и политиками. Потому проекты, помогающие снизить выбросы в атмосферу, поддерживаются на законодательном уровне, в том числе экономически.
В ЕС если человек или компания создаёт генерирующие мощности на основе солнечных батарей, госбюджет возмещает владельцу такой станции до 50–70% её стоимости.
Далее, если такая станция передаёт электричество в сеть общего пользования, энергетическая компания закупает эти «солнечные» киловатт-часы по цене существенно большей, чем сам человек получает электричество из розетки. То есть владелец, к примеру, 10-киловаттной системы на крыше коттеджа, продавая энергию в сеть, может быстро окупить первоначальные затраты и получить доход.
Рис. 10. В середине июля 2011 года компания Conergy ввела в строй солнечную электростанцию Hawton Project (на снимках) в общине Hawton, в Ноттингемшире. Новичок интересен не только рекордной для Великобритании мощностью (4,86 МВт), но и феноменальным временем строительства такого колосса — с момента получения разрешения оно заняло всего шесть недель. За это время в чистом поле на площади 14,6 га рабочие смонтировали 21 600 солнечных панелей и 300 трёхфазных инверторов. Причина спешки, однако, не слишком радостная. Власти страны решили резко сократить господдержку крупных солнечных электростанций (в виде льготных тарифов на выкупаемую энергию), опасаясь перерасхода бюджетных средств. Изменения в законодательстве вступили в силу 31 июля, так что только солнечные фермы, введённые в строй до этой даты, могли далее рассчитывать на поддержку по прежним правилам. Интересно, это первый звонок для всей отрасли? (фотографии Conergy).
– Внедряя солнечные электростанции, государства ныне сознательно идут на повышенные расходы ради будущего?
— Ради будущего и ради экологии. И также ради своей энергетической безопасности, независимости от нефти и газа.
– Каковы же должны быть шаги России, чтобы у нас тоже появилось много солнечных электростанций?
Властные структуры должны ясно продемонстрировать, что Россия заинтересована в этом виде энергетики. Пока мы имеем ряд не очень активных высказываний политиков, что, мол, неплохо бы этой темой заниматься, но нет корректировки законодательной базы. В то же время у нас много нефти, газа и сравнительно недорогая электроэнергия.
Рис. 11. В Японии наблюдается избыток рисовых плантаций. Часть из них закрывается, фермеры теряют работу. С другой стороны, авария в Фукусиме заставила японцев (и не только их) под новым углом взглянуть на АЭС и альтернативную энергетику. Сложите два и два, и вы придёте к выводу, который сделал в нынешнем месяце президент Softbank Corporation Масаёси Сон (Masayoshi Son). Он предложил соотечественникам превратить 5000 км2 ненужных рисовых полей в солнечные фермы. Они могли бы генерировать десятки миллионов киловатт энергии, замещая атомные станции и давая фермерам новую работу. 35 префектур Японии уже заинтересовались идеей. Но для её реализации необходимо внести в законодательство поправки, которые обязывали бы энергокомпании выкупать электричество от таких «зелёных» станций по льготным тарифам (фотографии с сайта inhabitat.com).
– Получается, опять уповаем на господдержку? А сам бизнес разве не заинтересован в развитии перспективных технологий, они ведь, в конечном счёте, могут окупиться.
— Бизнес постепенно идёт в эту сферу. В России созданы производства поликристаллического кремния (тут можно упомянуть компанию «Нитол» в Иркутской области) с перспективой выхода на монокремний.
Но в условиях, когда рынка практически не создано, свежие проекты «подвисают», сроки запуска массового производства сдвигаются, а те, что работают, во многом ориентируются на зарубежного покупателя.
Всё просто, и частные лица и бизнес считают выгоду: если в России я строю у себя солнечную электростанцию, то при существующих ценах на электроэнергию и на солнечные модули я окуплю затраты лет через 25–30. На такой срок мало кто решается загадывать.
– Кстати, а каков ныне срок службы типичных солнечных преобразователей для наземного применения? Как падает их КПД со временем?
— Изготавливаемые у нас модули КСМ за 15 лет эксплуатации сохраняют 90% мощности, а за 25-летний срок – 80%.
Рис. 12. От отдельных солнечных элементов до готовых электростанций с преобразователями напряжения и аккумуляторами – на «Кванте» отлажен полный цикл производства таких систем (фотографии НПП «Квант»).
– В ряде стран одинаково хорошо идёт установка как тысяч небольших солнечных батарей на крышах частных домов, так и монтаж промышленных электростанций, занимающих гектары.
– В первом случае ток от панели идёт потребителю по кратчайшему пути, значит, нет потерь при передаче. Но во втором варианте солнечная энергия получается дешевле за счёт эффекта масштаба. Как вы полагаете, какой подход выгоднее и перспективнее?
— Оба подхода имеют смысл. Приоритетность какого-либо из них следует определять на основе всеобъемлющего анализа, где должны быть учтены параметры места установки, наличие инфраструктуры и прочее.
Индивидуальному хозяину может быть выгодно поставить небольшую систему. А с точки зрения энергетической безопасности страны, улучшения в ней экологии выгоднее развивать большие станции. На них к тому же киловатт-час получается дешевле. И на них проще решать вопрос подключения к энергетической сети, регулирования.
– В России интерес к частным солнечным электростанциям пока не так велик, как на Западе. Вашему предприятию удаётся продавать такие наземные системы?
— Интерес со стороны покупателей есть, но многие разочаровываются, когда узнают цены. Наше производство по наземным модулям было создано во многом как опытно-экспериментальное. Объём выпуска продукции не очень большой, а потому и себестоимость её выше, чем у западных производителей.
К тому же у нас ряд компонентов (скажем, стекло высокой прозрачности) закупаются за рубежом, а это означает НДС, таможенные платежи и так далее. В результате цена наземных модулей СБ от «Кванта» $2,5–3 за ватт. Сейчас мы выпускаем такую продукцию по отдельным заказам.
Добавлю, что на других российских предприятиях, производящих ФЭП и солнечные модули, ситуация примерно похожа, хотя точные цены зависят от масштаба выпуска.
Рис. 13. Галий-арсенидная солнечная батарея казахского телекоммуникационного спутника KazSat — один из примеров продукции космической ветви «Кванта» (фото НПП «Квант»).
– Получается, именно высокая себестоимость изделий сдерживает рост интереса к ним? А низкий интерес, в свою очередь, не позволяет развернуть крупномасштабный выпуск, который бы дал снижение цены. Это тупик?
— Цена не всегда является определяющим фактором. Бывают удалённые какие-то населённые пункты, базовые лагеря строителей или геологов и тому подобное, куда слишком дорого или неразумно тянуть ЛЭП от единой энергосистемы и куда не менее дорого регулярно завозить топливо для дизель-электростанций.
В таких глухих уголках фактическая стоимость электричества может быть столь высокой, что установка солнечных батарей окупит себя очень быстро. И такие заказы на «Квант» понемногу поступают.
Кроме того, для некоторых частных клиентов высокая стоимость солнечного ватта не играет большой роли, когда они рассматривают солнечную электростанцию как фактор независимости собственного дома.
Установив на крыше фотоэлектрические панели, вкупе с буферными батареями в подвале, хозяин такого коттеджа может быть уверен, что при любом отключении тока извне он без электричества не останется.
– В плане энергетической самостоятельности частных домов некоторые считают, что выгоднее ставить ветряки, хотя и их срок окупаемости велик. И в мире ветровые фермы пока солируют в сфере «альтернативы».
Выдержит ли солнечная энергетика конкуренцию с ветровой? За ней ныне уже целых 2,5% мировой выработки электричества. А крупные солнечные установки дают планете менее 1%. На ваш взгляд, солнечная энергетика ещё отыграет свою долю пирога?
Человечество использует ветер тысячи лет – в мельницах, парусах. А солнце по-настоящему «применяет» лишь несколько десятилетий. Поэтому сегодняшнее соотношение носит в какой-то степени исторический характер, к тому же сильно зависящий от места и времени выработки энергии.
Современные крупные ветряки развиты пока сильнее потому, что их технология (лопасти, роторы, генераторы) известна десятки лет. И с точки зрения эффективности здесь практически достигнут потолок. В то время как наземная солнечная фотовольтаика – вещь сравнительно новая. У неё ещё есть перспективы для роста.
Ну и с точки зрения районов установки СБ значительно более универсальны, чем ветровые станции.
Рис. 14. В ноябре 2010 года в рамках проекта «Солнечная крыша Москва» несколько немецких компаний в кооперации с НПП «Квант» установили демонстрационную солнечную электростанцию мощностью 5,5 кВт на территории Мемориального музея космонавтики в Москве. Система содержит микроморфные и кристаллические СБ. Они поставляют энергию зданию и буферным аккумуляторам, которые питают музей ночью и в непогоду. Цель проекта заключается не столько в обеспечении музея экологически чистой энергией, сколько в пропаганде таких установок (фото НПП «Квант»).
– Значит, в ближайшие годы солнечная энергетика по доле в общем балансе планеты перегонит ветер?
— Я думаю, да. Фотовольтаика достаточно быстро прогрессирует. Кроме того, она сопряжена с меньшими экологическими издержками, чем ветряки. Последние тем эффективнее, чем крупнее. А это рост не только стоимости единичной установки, но и шума от неё. А ещё ветряки мешают птицам, создают помехи авиационным радарам.
Вообще же солнечные и ветряные электростанции не соперники, а дополняющие друг друга способы получения энергии. Это нашло отражение и в создании у нас на предприятии комбинированных электростанций, использующих для производства энергии как солнце, так и ветер.
Рис. 15. Комбинированные установки от «Кванта» производятся под ключ (фото НПП «Квант»).
– Во дворе «Кванта» как раз стоит одна такая установка. Она пока слишком дорога для массовых потребителей?
— Это опытная установка КЭУ-3. Мы сделали её, чтобы показать силовым структурам и МЧС саму возможность производства. Так что о цене в данном случае говорить не приходится.
КЭУ-3 обладает солнечной панелью примерно на два киловатта и ветряком мощностью около 3 кВт. Электростанция оборудована аккумуляторами. Поддерживая и сменяя друг друга в зависимости от ситуации, солнечная батарея и ветряк дают около 3 кВт выходной мощности.
Сейчас мы используем эту систему как полигон для некоторых опытов и измерений реальной эффективности в наших условиях.
Рис. 16. Установка КЭУ-3 занимает места примерно как ларёк с мороженым и способна питать энергией загородный дом, временный лагерь военных или газовиков, небольшую стройплощадку (фото MEMBRANA).
– Как раз об условиях работы станций хочется поговорить отдельно. Зимой с солнечных батарей нужно счищать снег. Летом – пыль и песок. В случае больших установок на сотни тысяч квадратных метров это заметная проблема. Может, именно загрязнение батарей, особо заметное в некоторых регионах, сдерживает их распространение?
— Обслуживание солнечных батарей не намного сложнее, чем обслуживание тех же антенн спутникового телевидения и кондиционеров. Опыт эксплуатации больших станций в Европе и Турции показывает, что серьёзных затруднений в этом плане нет.
У нас есть опытные солнечные модули (в Москве, а также в нашей лаборатории на юге), которые годами работают без особого внимания со стороны людей.
Да, пыль и песок чуть снижают светопропускание покрытия СБ, причём большую опасность тут представляет не загрязнение, а эрозия поверхности стекла. Но это лишь несущественно снижает эффективность модуля. Да и на его очистку нужно не так уж много времени и сил.
Рис. 17. Карта инсоляции России (иллюстрация с сайта newpolus.ru).
– И ещё об условиях. По числу солнечных дней в году Россия не числится в лидерах, но всё же на юге страны и ещё в Сибири инсоляция очень солидная. Стало быть, списывать отсутствие у нас крупных солнечных установок на климатические особенности страны не вполне разумно?
— Я уже говорил, что дело не в нехватке солнца, а в отсутствии государственной политики.
– Существуют экологические проблемы, связанные с производством солнечных батарей и их утилизацией после окончания срока службы? Некоторые типы СБ содержат токсичные элементы. Да и выпуск кремния для ФЭП сопровождается загрязнениями, затратами энергии, химреактивов. Опасность этой стороны процесса преувеличена? Или здесь есть ещё над чем поработать?
— Экологические проблемы при производстве солнечных батарей во многом аналогичны проблемам, характерным для любых химических и металлургических производств, скажем, нефтехимии или выпуска пластмасс. Существуют и достаточно эффективные способы их минимизации.
Аналогичным образом дело обстоит и с утилизацией старых солнечных батарей. В налаживании этого процесса при обеспечении выполнения всех экологических нормативов нет никаких сложностей.
Рис. 18. Несмотря на неразвитый ещё рынок солнечных батарей в России, компания «Хевел» (совместное предприятие «РОСНАНО» и группы компаний «Ренова») строит в Новочебоксарске завод (на снимке вверху) по производству 130 МВт тонкоплёночных микроморфных солнечных модулей в год. «Хевел» займётся не только выпуском собственно ФЭП, но и строительством солнечных электростанций. Уже подписаны соглашения о возведении солнечного парка на 12,3 МВт в Кисловодске и 10 МВт в Дагестане. Судя по всему, это будут первые в России солнечные электростанции промышленного (более 1 МВт) уровня (фотографии компаний «Ренова», «Хевел»).
– Говоря о перспективах солнечных батарей для наземных электростанций, нельзя не вернуться к тому, с чего мы начали. Существует ли подпитка идеями и технологиями между космическим и наземным секторами этой отрасли? Куда двинется прогресс в этой сфере?
— Безусловно, подпитка существует. Все основные решения, которые сейчас используются в наземной фотовольтаике, ранее прошли отработку в космосе. Так, до недавнего времени именно кремний был основным элементом, обеспечивающим генерацию энергии на космических аппаратах.
Сейчас для космоса интенсивно развивается технология на базе арсенида галлия, и она уже понемногу переходит на наземное применение.
Ведутся эксперименты в области тех же наноразмерных гетероструктур. Здесь можно ожидать увеличения числа каскадов преобразования (4–5 вместо трёх), уменьшения толщины и снижения веса подложки.
После отработки, испытания и совершенствования этих технологий они могут стать дешевле и тогда уже перебраться из космического сектора в наземный. Но опять же решающее значение тут будут иметь политика и бизнес. А техника всегда успеет подтянуться. За ней не дело не станет.
www.nanonewsnet.ru
Солнечную энергетику России питает квант милосердия / Публикации / Energoboard.ru
Разместить публикацию Мои публикации Написать17 августа 2011 в 10:00
О проблемах, перспективах и успехах фотовольтаики в нашей стране и в мире редактору «Мембраны» рассказал Сергей Плеханов – генеральный директор и главный конструктор московского предприятия «Квант», имеющего полувековой опыт проектирования и производства солнечных элементов.
НПП «Квант» известно в первую очередь благодаря своим фотоэлектрическим преобразователям (ФЭП) и солнечным батареям (СБ) для космической техники. Его модули питали или питают значительную часть отечественных спутников, межпланетные станции «Венера» и «Марс», орбитальные станции «Салют» и «Мир», наконец – российский сегмент МКС.
Но и СБ наземного применения для «Кванта» не в диковинку: в арсенале предприятия можно найти панели для коттеджа или офиса. Выпускают здесь и небольшие модули, пригодные для питания палаток, бытовок строителей или нефтяников, зарядки автомобильных аккумуляторов или батарей электронных устройств в поле.
Наш собеседник – Сергей Иванович Плеханов, инженер по образованию, всю свою трудовую биографию занимался созданием космических аппаратов на разных предприятиях. НПП «Квант» возглавил в феврале 2010 года.
Конёк «Кванта» — солнечные батареи космического назначения. Их можно охарактеризовать как «эффективно, но дорого». Другое направление вашей работы, СБ для наземных систем, – «менее эффективно, зато дешевле». Как вы считаете, возможно ли сочетание очень высокого КПД с низкой стоимостью преобразователей?
Работы над этим ведутся. Делаются устройства с концентраторами, совершенствуются технологии. Но сегодня цены космических и наземных батарей различаются на два порядка. Поэтому говорить об их сближении в ближайшем будущем не имеет смысла.
О новых проектах станций на основе СБ в тех или иных странах объявляют чуть ли не еженедельно. Отрасль ждёт скорый триумф? Или это излишне оптимистичный взгляд?
Развитие этого рынка носит волнообразный характер. И часто это связано не с экономикой отдельных стран, а с мировыми трендами. Недавний финансовый кризис обвалил рынок солнечных батарей, затормозил развитие почти всех проектов таких электростанций. По мере общего оживления экономики и в данной области процесс тоже пошёл по нарастающей. При этом важную роль сыграли не только экономические, но и политические факторы.
События в Фукусиме и отказ от атомных станций (в частности, в Германии) дали мощный толчок развитию «солнечных проектов», особенно в Европе. Бизнес активно пошёл в эту сферу. Это потащило за собой вверх производство кремния, ФЭП, модулей и так далее.
Но я не исключаю, что возможен и небольшой откат. Люди ведь стремятся к разумным решениям, оценивают «выгодно – невыгодно». Так что некоторая временная корректировка возможна.
Вопрос неоднозначный. Мир уже подошёл к тому, что солнечные энергетические технологии могут быть внедрены очень широко. В Западной Европе, к примеру, стоимость одного киловатт-часа, полученного на СБ, и киловатт-часа от традиционных источников ещё не равны, но уже соразмерны.
Если говорить о стоимости одного ватта выходной мощности в составе солнечного модуля, то в Европе и США достигнут уровень примерно в 1,2-1,3 евро и есть тенденция к удешевлению. Я думаю, в ближайшем будущем цена снизится примерно до одного евро. Это при условии массового автоматизированного производства как ФЭП, так и модулей на их основе.
Китай, к слову, может обеспечить и более низкие цены, но к его массовой продукции есть вопросы по качеству и ресурсу.
Для роста привлекательности СБ не менее важен КПД массовых ФЭП. Ваш прогноз изменения этого параметра? Имеет ли смысл ожидать прорыва?
Основную долю рынка сейчас занимают ФЭП на основе монокристаллического и мультикристаллического кремния. Достигнут КПД в 18-20%. И тут ещё возможен небольшой рост, процента на три.
Но дело в том, что даже показатель в 20% — это уже хорошая цифра, обеспечивающая развитие традиционной фотовольтаики.
А более свежие направления — аморфный кремний, теллурид кадмия, применяемые в тонкоплёночных ФЭП? Такие батареи ведь дешевле «традиционного кремния». Могут они в силу этого фактора оказать влияние на распространение солнечных электростанций, в частности, в России?
У таких батарей КПД существенно ниже, 8-12%. Потенциал к повышению эффективности там есть, но незначительный. Кроме того, по экологическим параметрам эти батареи проигрывают обычному кремнию.
Получается, дешёвые батареи требуют при равной мощности вдвое большей площади, а это означает рост стоимости участка, длины кабельных сетей, более высокие эксплуатационные расходы.
К тому же подтверждённый практикой ресурс систем на основе аморфного кремния – это ещё большой вопрос, в то время как панели из монокремния уже продемонстрировали 25-летний ресурс с ухудшением характеристик всего на 15-20% и продолжают работать.
Значит, многочисленные поиски других материалов и вариантов СБ не приведут к вытеснению обычного кремния?
Я думаю, ещё ближайшие лет 5-7 традиционный кремний будет занимать основную долю рынка. Кроме того, в мире сейчас развёрнуты большое производство кремния, массовый выпуск ФЭП, сборка модулей. Туда вложены большие деньги, и с точки зрения бизнеса неразумно было бы вдруг всё менять.
Хотя, конечно, исследования по новым поколениям СБ ведутся, и во что они выльются через лет пять – сейчас сказать трудно.
Тем временем кремниевые ФЭП ещё не настолько «насытили» мировую энергетику, чтобы перестать считаться перспективными для использования в солнечных электростанциях.
В свою очередь, для ситуаций, когда есть потребность в мобильной батарее, в использовании её в сложных условиях окружающей среды вполне подходят элементы на основе аморфного кремния.
В связи с выбором материалов стоит вспомнить трёхпереходные ФЭП со множеством слоёв различных полупроводников. Они способны захватывать больший спектр излучения и очень эффективны. На ваш взгляд, смогут они стать основой крупных солнечных электростанций?
Действительно, с наногетероструктурами, в частности на базе арсенида галлия, достигнут КПД до 30% и немного выше. Но получение таких структур сложно, оно включает десятки технологических процессов, сопряжённых с большими издержками как по материалам, так и по технологиям.
В результате цена квадратного метра у таких ФЭП гораздо выше, чем у обычных кремниевых, что ограничивает их применение.
В то же время, используя концентрацию света линзами (в 100-500 раз), можно найти компромисс, когда сам ФЭП будет дорогой, но зато небольшой по площади.
Правда, тут возникает масса дополнительных деталей, повышающих цену. Нужно фокусировать свет, надо обеспечивать хороший теплоотвод от ФЭП, аппарату с концентратором необходима система поворота батареи вслед за солнцем…
Поэтому такие системы пока будут занимать узкую нишу. Но они имеют хорошие перспективы в районах, где высока солнечная активность, где солнце стоит высоко над горизонтом (экваториальная зона).
Недавно производители СБ начали осваивать промежуточный технологический процесс, при котором в единой ванне и одновременно из расплава выращивается смесь монокристаллического и поликристаллического кремния. Расход электроэнергии оказывается не очень высок, и цена пластин выходит промежуточной между моно- и поликремнием, как и КПД.
Данный подход поможет сделать солнечные электростанции более распространёнными? Работает ли «Квант» над такими технологиями?
Подобные поиски, связанные с кремнием, на «Кванте» велись на протяжении нескольких десятилетий применительно к решению космических задач. Но и у нас, и за рубежом такие работы носят в основном опытно-экспериментальный характер.
Насколько я знаю, в проектах крупных электростанций такой комбинированный кремний ещё не применялся. Но сам подход интересный.
Тут нужно вспомнить, что есть ещё мультикремний, содержащий крупные зёрна с монокристаллической решёткой.
Он дешевле, чем просто монокристаллический кремний. И хотя КПД ячеек на его основе несколько ниже, чем у монокремния, зато мультикремниевые пластины выпускаются прямоугольными и занимают всю площадь панели, что отчасти компенсирует недостачу в эффективности.
Пластины монокремния вырезаются из прутка, после чего у такого круга обрезают края. В результате пластины-многоугольники не закрывают всю доступную площадь солнечного модуля.
В нашей стране работают несколько предприятий, занятых выпуском солнечных батарей. В сравнении с лидерами в данной сфере – заводами в Западной Европе, Китае и США – мощности их линий невелики. Но всё же в сумме это более 50 мегаватт солнечных модулей в год. Львиная доля этой продукции уходит сейчас на экспорт.
И если в мире действует немало солнечных электростанций на основе СБ мощностью по 10-15 мегаватт каждая, плюс ещё порядка десятка солнечных ферм на 50-80 МВт, то у нас, скажем, о пуске солнечной установки на 100 киловатт в Белгородской области в сентябре 2010 года СМИ говорили как о выдающемся событии. В чём, на ваш взгляд, причина такого отставания?
Что касается России, то полноценного рынка СБ здесь до сих пор нет. Главная причина – в отсутствии в данном вопросе целенаправленной государственной политики, поддержки с точки зрения экономики, законодательства.
В России пока киловатт-час из розетки в несколько раз дешевле киловатт-часа от фотовольтаики. В таких условиях трудно рассчитывать, что российский потребитель начнёт массово покупать эти станции.
Значит, нашим законодателям стоит посмотреть на опыт Запада? Как там решается вопрос с поддержкой данного направления энергетики?
Когда мы говорим о Западе, нужно иметь в виду, что там очень большое значение придают вопросам экологии. Эта тема серьёзно воспринимается и общественностью, и политиками. Потому проекты, помогающие снизить выбросы в атмосферу, поддерживаются на законодательном уровне, в том числе экономически.
В ЕС если человек или компания создаёт генерирующие мощности на основе солнечных батарей, госбюджет возмещает владельцу такой станции до 50-70% её стоимости.
Далее, если такая станция передаёт электричество в сеть общего пользования, энергетическая компания закупает эти «солнечные» киловатт-часы по цене существенно большей, чем сам человек получает электричество из розетки. То есть владелец, к примеру, 10-киловаттной системы на крыше коттеджа, продавая энергию в сеть, может быстро окупить первоначальные затраты и получить доход.
Внедряя солнечные электростанции, государства ныне сознательно идут на повышенные расходы ради будущего?
Ради будущего и ради экологии. И также ради своей энергетической безопасности, независимости от нефти и газа.
Каковы же должны быть шаги России, чтобы у нас тоже появилось много солнечных электростанций?
Властные структуры должны ясно продемонстрировать, что Россия заинтересована в этом виде энергетики. Пока мы имеем ряд не очень активных высказываний политиков, что, мол, неплохо бы этой темой заниматься, но нет корректировки законодательной базы. В то же время у нас много нефти, газа и сравнительно недорогая электроэнергия.
Получается, опять уповаем на господдержку? А сам бизнес разве не заинтересован в развитии перспективных технологий, они ведь, в конечном счёте, могут окупиться.
Бизнес постепенно идёт в эту сферу. В России созданы производства поликристаллического кремния (тут можно упомянуть компанию «Нитол» в Иркутской области) с перспективой выхода на монокремний.
Но в условиях, когда рынка практически не создано, свежие проекты «подвисают», сроки запуска массового производства сдвигаются, а те, что работают, во многом ориентируются на зарубежного покупателя.
Всё просто, и частные лица и бизнес считают выгоду: если в России я строю у себя солнечную электростанцию, то при существующих ценах на электроэнергию и на солнечные модули я окуплю затраты лет через 25-30. На такой срок мало кто решается загадывать.
Кстати, а каков ныне срок службы типичных солнечных преобразователей для наземного применения? Как падает их КПД со временем?
Изготавливаемые у нас модули КСМ за 15 лет эксплуатации сохраняют 90% мощности, а за 25-летний срок – 80%.
В ряде стран одинаково хорошо идёт установка как тысяч небольших солнечных батарей на крышах частных домов, так и монтаж промышленных электростанций, занимающих гектары.
В первом случае ток от панели идёт потребителю по кратчайшему пути, значит, нет потерь при передаче. Но во втором варианте солнечная энергия получается дешевле за счёт эффекта масштаба. Как вы полагаете, какой подход выгоднее и перспективнее?
Оба подхода имеют смысл. Приоритетность какого-либо из них следует определять на основе всеобъемлющего анализа, где должны быть учтены параметры места установки, наличие инфраструктуры и прочее.
Индивидуальному хозяину может быть выгодно поставить небольшую систему. А с точки зрения энергетической безопасности страны, улучшения в ней экологии выгоднее развивать большие станции. На них к тому же киловатт-час получается дешевле. И на них проще решать вопрос подключения к энергетической сети, регулирования.
В России интерес к частным солнечным электростанциям пока не так велик, как на Западе. Вашему предприятию удаётся продавать такие наземные системы?
Интерес со стороны покупателей есть, но многие разочаровываются, когда узнают цены. Наше производство по наземным модулям было создано во многом как опытно-экспериментальное. Объём выпуска продукции не очень большой, а потому и себестоимость её выше, чем у западных производителей.
К тому же у нас ряд компонентов (скажем, стекло высокой прозрачности) закупаются за рубежом, а это означает НДС, таможенные платежи и так далее. В результате цена наземных модулей СБ от «Кванта» $2,5-3 за ватт. Сейчас мы выпускаем такую продукцию по отдельным заказам.
Добавлю, что на других российских предприятиях, производящих ФЭП и солнечные модули, ситуация примерно похожа, хотя точные цены зависят от масштаба выпуска.
Получается, именно высокая себестоимость изделий сдерживает рост интереса к ним? А низкий интерес, в свою очередь, не позволяет развернуть крупномасштабный выпуск, который бы дал снижение цены. Это тупик?
Цена не всегда является определяющим фактором. Бывают удалённые какие-то населённые пункты, базовые лагеря строителей или геологов и тому подобное, куда слишком дорого или неразумно тянуть ЛЭП от единой энергосистемы и куда не менее дорого регулярно завозить топливо для дизель-электростанций.
В таких глухих уголках фактическая стоимость электричества может быть столь высокой, что установка солнечных батарей окупит себя очень быстро. И такие заказы на «Квант» понемногу поступают.
Кроме того, для некоторых частных клиентов высокая стоимость солнечного ватта не играет большой роли, когда они рассматривают солнечную электростанцию как фактор независимости собственного дома.
Установив на крыше фотоэлектрические панели, вкупе с буферными батареями в подвале, хозяин такого коттеджа может быть уверен, что при любом отключении тока извне он без электричества не останется.
В плане энергетической самостоятельности частных домов некоторые считают, что выгоднее ставить ветряки, хотя и их срок окупаемости велик. И в мире ветровые фермы пока солируют в сфере «альтернативы».
Выдержит ли солнечная энергетика конкуренцию с ветровой? За ней ныне уже целых 2,5% мировой выработки электричества. А крупные солнечные установки дают планете менее 1%. На ваш взгляд, солнечная энергетика ещё отыграет свою долю пирога?
Человечество использует ветер тысячи лет – в мельницах, парусах. А солнце по-настоящему «применяет» лишь несколько десятилетий. Поэтому сегодняшнее соотношение носит в какой-то степени исторический характер, к тому же сильно зависящий от места и времени выработки энергии.
Современные крупные ветряки развиты пока сильнее потому, что их технология (лопасти, роторы, генераторы) известна десятки лет. И с точки зрения эффективности здесь практически достигнут потолок. В то время как наземная солнечная фотовольтаика – вещь сравнительно новая. У неё ещё есть перспективы для роста.
Ну и с точки зрения районов установки СБ значительно более универсальны, чем ветровые станции.
Значит, в ближайшие годы солнечная энергетика по доле в общем балансе планеты перегонит ветер?
Я думаю, да. Фотовольтаика достаточно быстро прогрессирует. Кроме того, она сопряжена с меньшими экологическими издержками, чем ветряки. Последние тем эффективнее, чем крупнее. А это рост не только стоимости единичной установки, но и шума от неё. А ещё ветряки мешают птицам, создают помехи авиационным радарам.
Вообще же солнечные и ветряные электростанции не соперники, а дополняющие друг друга способы получения энергии. Это нашло отражение и в создании у нас на предприятии комбинированных электростанций, использующих для производства энергии как солнце, так и ветер.
Во дворе «Кванта» как раз стоит одна такая установка. Она пока слишком дорога для массовых потребителей?
Это опытная установка КЭУ-3. Мы сделали её, чтобы показать силовым структурам и МЧС саму возможность производства. Так что о цене в данном случае говорить не приходится.
КЭУ-3 обладает солнечной панелью примерно на два киловатта и ветряком мощностью около 3 кВт. Электростанция оборудована аккумуляторами. Поддерживая и сменяя друг друга в зависимости от ситуации, солнечная батарея и ветряк дают около 3 кВт выходной мощности.
Сейчас мы используем эту систему как полигон для некоторых опытов и измерений реальной эффективности в наших условиях.
Как раз об условиях работы станций хочется поговорить отдельно. Зимой с солнечных батарей нужно счищать снег. Летом – пыль и песок. В случае больших установок на сотни тысяч квадратных метров это заметная проблема. Может, именно загрязнение батарей, особо заметное в некоторых регионах, сдерживает их распространение?
Обслуживание солнечных батарей не намного сложнее, чем обслуживание тех же антенн спутникового телевидения и кондиционеров. Опыт эксплуатации больших станций в Европе и Турции показывает, что серьёзных затруднений в этом плане нет.
У нас есть опытные солнечные модули (в Москве, а также в нашей лаборатории на юге), которые годами работают без особого внимания со стороны людей.
Да, пыль и песок чуть снижают светопропускание покрытия СБ, причём большую опасность тут представляет не загрязнение, а эрозия поверхности стекла. Но это лишь несущественно снижает эффективность модуля. Да и на его очистку нужно не так уж много времени и сил.
И ещё об условиях. По числу солнечных дней в году Россия не числится в лидерах, но всё же на юге страны и ещё в Сибири инсоляция очень солидная. Стало быть, списывать отсутствие у нас крупных солнечных установок на климатические особенности страны не вполне разумно?
Я уже говорил, что дело не в нехватке солнца, а в отсутствии государственной политики.
Существуют экологические проблемы, связанные с производством солнечных батарей и их утилизацией после окончания срока службы? Некоторые типы СБ содержат токсичные элементы. Да и выпуск кремния для ФЭП сопровождается загрязнениями, затратами энергии, химреактивов. Опасность этой стороны процесса преувеличена? Или здесь есть ещё над чем поработать?
Экологические проблемы при производстве солнечных батарей во многом аналогичны проблемам, характерным для любых химических и металлургических производств, скажем, нефтехимии или выпуска пластмасс. Существуют и достаточно эффективные способы их минимизации.
Аналогичным образом дело обстоит и с утилизацией старых солнечных батарей. В налаживании этого процесса при обеспечении выполнения всех экологических нормативов нет никаких сложностей.
Говоря о перспективах солнечных батарей для наземных электростанций, нельзя не вернуться к тому, с чего мы начали. Существует ли подпитка идеями и технологиями между космическим и наземным секторами этой отрасли? Куда двинется прогресс в этой сфере?
Безусловно, подпитка существует. Все основные решения, которые сейчас используются в наземной фотовольтаике, ранее прошли отработку в космосе. Так, до недавнего времени именно кремний был основным элементом, обеспечивающим генерацию энергии на космических аппаратах.
Сейчас для космоса интенсивно развивается технология на базе арсенида галлия, и она уже понемногу переходит на наземное применение.
Ведутся эксперименты в области тех же наноразмерных гетероструктур. Здесь можно ожидать увеличения числа каскадов преобразования (4-5 вместо трёх), уменьшения толщины и снижения веса подложки.
После отработки, испытания и совершенствования этих технологий они могут стать дешевле и тогда уже перебраться из космического сектора в наземный. Но опять же решающее значение тут будут иметь политика и бизнес. А техника всегда успеет подтянуться. За ней не дело не станет.
19 декабря в 19:27 31
19 декабря в 19:26 15
19 декабря в 19:24 23
18 декабря в 20:11 215
18 декабря в 20:10 13
18 декабря в 20:08 15
17 декабря в 19:23 15
17 декабря в 17:24 30
16 декабря в 22:52 16
16 декабря в 22:48 35
4 июня 2012 в 11:00 77185
12 июля 2011 в 08:56 18339
14 ноября 2012 в 10:00 10224
25 декабря 2012 в 10:00 9848
28 ноября 2011 в 10:00 8890
21 июля 2011 в 10:00 8512
29 февраля 2012 в 10:00 7456
24 мая 2017 в 10:00 7445
16 августа 2012 в 16:00 6919
27 февраля 2013 в 10:00 6488
energoboard.ru
АО «НПП «Квант» | Новости
В специально оборудованном помещении площадью 27 кв. метров собрано более 8 тысяч изданий по физике, химии, техническим наукам. .
В мероприятии приняли участие ученики средних школ №№1531,1539 и 950 г. Москвы, студенты Московского авиационного института, представители физико-технологического института МИРЭА-РТУ, института новых материалов и нанотехнологий НИТУ МИСиС, института №2 авиационных, ракетных двигателей и энергетических установок МАИ НИУ.
24 октября в акционерном обществе «Научно-производственное предприятие «Квант» под председательством генерального директора Алексея Лаптиева состоялось заседание научно-технического совета.
ОБЪЯВЛЕНИЕ
В рамках перспективы создания на площадке АО «НПП «Квант» (ранее НПО «Квант») национального технопарка разработчиков ХИТ/ ФИТ, а также технологий, оборудования и метрологии для них 14 октября с.г. в 10.00 на территории АО «НПП «Квант» состоится первое установочное совещение с обсуждением вопроса привлечения малых предприятий и других структур, не имеющих соотвествующего статуса, к поставкам по госзаказу.
В повестке:
1. Краткое знакомство с промплощадкой АО «НПП «Квант».
2. Презентация испытательного и сертификационнго Центра АО «НПП «Квант».
3. Старт обсуждения консолидации независимых структур в рамках технопарка.
4. Проект соглашения о партнерстве.
Заявки направлять:
АО «НПП «Квант»
А.С. Викторов, Главный советник генерального директора
[email protected]
АО «НПП «Квант» исполнилось 100 лет
В январе 2019 г. исполнилось 100 лет Акционерному обществу «Научно-производственное предприятие «Квант».
Предприятие ведёт свою историю с 31 января 1919 года, когда на базе частного предприятия по инициативе Главного Военно-инженерного Управления Красной Армии была организована мастерская по производству гальванических элементов и батарей. В 1926 году мастерская была преобразована в Московский элементный завод. После окончания войны в 1945 г. был организован Всесоюзный научно — исследовательский элементно -электроугольный институт, которому было поручено создание энергосистем и источников электропитания для различных образцов военной и, в первую очередь, ракетной техники. В 1957 году предприятие получило название «Всесоюзный научно-исследовательский институт источников тока» (ВНИИТ).В середине 1970-х годов ВНИИТ и его 16 филиалов, находившихся в различных союзных республиках, были объединены с заводом «Фотон» с образованием НПО «Квант», которое в 2007 году было преобразовано в ОАО «НПП «Квант», а в 2015 году – в АО «НПП «Квант».
С началом освоения космического пространства предприятие вышло на передовые позиции в отечественной технике, став головной организацией по разработке и производству энергосистем космических аппаратов. Запущенный 4 октября 1957 года первый искусственный спутник Земли был оснащён разработанным на предприятии блоком электропитания на основе серебряно-цинковых элементов. Дальнейшее развитие космонавтики потребовало создания качественно новых источников энергии, и уже на третьем спутнике, выведенном на орбиту 15 мая 1958 года, были установлены солнечные батареи разработки ВНИИТ. Система энергообеспечения, созданная на предприятии, находилась и на борту космического корабля «Восток», на котором 12 апреля 1961 года был осуществлён первый полёт человека в космос.
Продукция предприятия использовалась на орбитальных станциях серии «Салют», «Мир», МКС, автоматических межпланетных аппаратах и станциях серий «Венера», «Марс», «Фобос», а также на «Луноходах» и многочисленных космических аппаратах и ракетах-носителях. Всего предприятием разработано и изготовлено более 2 тысяч солнечных батарей для космических аппаратов.
За достижения в области космической энергетики предприятие 17 июня 1961 года было награждено орденом Трудового Красного Знамени, а
8 февраля 1982 года — орденом Ленина.
Сотрудника предприятия – Николай Степанович Лидоренко и Семён Петрович Чижик — лауреаты Ленинской и Государственной премии, — Вячеслав Васильевич Рябиков и Валентин Давидович Лурье — лауреаты Ленинской премии, 40 сотрудников — лауреаты Государственной премии.
Огромный вклад в становление и развитие предприятия внёс его генеральный директор с 1950 г. по 1987 г.выдающийся учёный, инженер и организатор Герой социалистического труда, лауреат Ленинской и Государственных премий член-корреспондент РАН Николай Степанович Лидоренко, входивший в Совет главных конструкторов под руководством С.П.Королёва. Н.С.Лидоренко фактически создал новую отрасль автономной энергетики на основе методов прямого преобразования различных видов энергии (солнечной, химической, тепловой) в электрическую. Было организовано промышленное производство электрохимических, фотоэлектрических, термоэлектрических и термоэмиссионных генераторов, которые до этого не выпускались в СССР. Помимо перечисленных направлений на предприятии проводились разработки и исследования в области медицинской техники, в частности. разработаны и внедрены мембранные оксигенаторы для аппаратов искусственного кровообращения и оригинальные медицинские измерительные устройства на основе высоко чувствительных сенсоров. Среди многочисленных пионерских разработок, выполненных под руководством Николая Степановича, необходимо отметить следующие: создание солнечных батарей космического назначения, разработка и успешные натурные испытания мощной энергоустановки с водородно-кислородными электрохимическими генераторами для подводной лодки, комплексные исследования новых высокоэффективных термоэлектрических материалов и конструкций термоэлектрических генераторов, создание накопителя энергии на новом физическом принципе – молекулярного конденсатора.
В конце 1970-х – начале 1980-х годов «империя Лидоренко» насчитывала до 50 тысяч человек, её филиалы находились в различных союзных республиках. Отдельные направления разработок возглавляли специалисты мирового уровня. Николай Степанович постоянно уделял внимание подготовке молодых специалистов, много лет руководил базовой кафедрой «Преобразователи энергии и информации» МФТИ.
Сегодня АО«НПП«Квант» входит в состав корпорации
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» и продолжает вносить свой вклад в реализацию космических и энергетических программ страны. На предприятии разрабатываются и производятся:
— солнечные элементы и батареи космического применения ,
— автономные фотоэлектрические энергосистемы для наземных электростанций,
— химические источники тока одноразового и многократного использования различного типа с длительным сроком хранения и быстрым приведением в действие,
— термоэлектрические кондиционеры для железнодорожного транспорта и метрополитена,
— системы автономного питания и электропривода для транспортных устройств.
Производство оснащено современным технологическим, диагностическим и испытательным оборудованием для обеспечения полного цикла изготовления физических и химических источников тока.
Специалистами предприятия получено большое количество авторских свидетельств и патентов, в том числе международных. Результаты исследований и разработок опубликованы в журналах Академии Наук «Гелиотехника», «Электротехника», «Электрохимия», «Радиотехника и электротехника» и др. К 90-летию предприятия в январе 2009 года было выпущено документально-публицистическое издание «Квант»: энергия победы.- М:издательство «МАКД»,2009. – 184 стр. Книга является кратким иллюстрированным обзором деятельности уникального предприятия, отражающим основные результаты научно-технических исследований и разработок, обеспечивших решение приоритетных государственных задач на мировом уровне.
В апреле 2016 г. на предприятии торжественно отметили 100-летие со дня рождения Н.С.Лидоренко. В юбилейных мероприятиях приняли участие руководители организаций– партнёров «Кванта». ведущие учёные страны, космонавты, сотрудники и ветераны предприятия. в Мемориальном музее космонавтики была организована тематическая выставка «Энергия Победы Главного конструктора Николая Лидоренко». Подробный отчёт о мероприятиях к 100-летию Н.С. Лидоренко размещён на сайте предприятия.
ФОТООТЧЁТ С МЕРОПРИЯТИЯ
npp-kvant.ru
Солнечные батареи квант одни из самых конкурентоспособных в нашей стране
Солнечная энергетика — одно из быстро развивающихся направлений в области альтернативных источников энергоснабжения. Многие страны серьезно подходят к вопросу о сохранении энергии и максимальному распространению экологически чистых энергоносителей в масштабах всей планеты. Солнечные батареи Квант как раз относятся к самым экологически чистым и востребованным на сегодняшний день альтернативным источникам. Почему именно Квант? Дело в том, что это НПО на сегодняшний день является одним из самых известных организаций напрямую занимающееся изготовлением и продажей таких альтернативных источников как солнечные батареи.
Объединение Квант не первый год на этом рынке и завоевала себе отличное имя и уважение не только среди покупателей, но и в научных кругах. Отличительной особенностью данного предприятия является то, что все солнечные батареи изготовлены из трехкаскадного аморфного кремния.
Уникальный материал с полезными свойствами
Самое главное преимущество такого материала как аморфный кремний это увеличение КПД батареи при нагревании. Тем кто знаком с устройством и работой световых панелей знает, что при нагревании интенсивность выработки электрического тока заметно падает. Опытным путем доказано, что летом в безоблачный день, солнечные батареи могут выдавать меньшие значение чем та же самая установка зимой да еще и в пасмурный день.
Виной всему именно температура. Аморфный кремний один из тех материалов который слабо откликается на тепло, тем самым увеличивая среднее значение параметров полезного действия.
Так же не маловажным является способность аморфного кремния работать при слабой освещенности. Солнечные батареи на основе необычных фотокристаллов при пасмурной погоде практически полностью перестают функционировать и переходят на потребительский режим, используя ранее накопленную энергию. Аморфные батареи в схожей ситуации зарекомендовали себя значительно лучше, так как даже при слабом освещении они способны вырабатывать до 90 % энергии в сравнении со стандартными условиями.
Следующее преимущество солнечные панели указанного производителя могли оценить не только владельцы стационарных конструкций, но и те кто часто путешествует или просто любит перемены и переезды. Дело в том, что подобные световые устройства более устойчивы к механическим воздействиям, что для данных типов устройств не маловажно. К тому же есть батареи, которые и вовсе можно свернуть в рулон и без потери целостности хранить сколь угодно долго.
Оптимистичные перспективы нашей планеты
Все эти положительные аспекты присуще солнечным батареям объединения Квант. Организация активно развивается и увеличивает свои производственные мощности. Многие производители готовых альтернативных модулей активно используют комплектующие изготавливаемые именно этим производителем. Обусловлено это не только производством необходимых фотокристаллов, но и высоким качеством продукции. О применении солнечных комплексов говорить излишне, но указать на то, что с каждым годом процент использования альтернативной энергии вырастает в разы необходимо. Увеличение интереса к альтернативной энергетике говорит о том, что современное человечество постепенно берет курс на сохранение природных ресурсов нашей планеты и начинает задумываться о том, какое влияние оказывает вредное производство на атмосферу нашего общего дома.
ekobatarei.ru