Conference Paper

ТДТУ ректори 
т.ф.д., проф. С.М.Туробжонов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

---

Техник ва технологик фанлар со
ҳ
аларининг инновацион масалалари. ТДТУ ТФ 2020 
5 
НАНОТЕХНОЛОГИИ В СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ 
1
Тураева Н., 
2
Марасулов М., 
2
Оксенгендлер Б.Л. 
1
Вебстерский Университет, США 
2
Институт Химии и Физики Полимеров, Узбекистан 
 
Введение.
Согласно Ричарду Смолли, лауреату Нобелевской премии, проблема 
энергетики является самой важной среди всех остальных глобальных проблем, с 
которыми человечество может столкнуться к 2050 году [1]. Без дешевой, доступной и 
экологически чистой энергии невозможно решение ни одной другой проблемы, таких 
как проблема чистой воды, экология и рост населения. Согласно его прогнозам, к 2050 
году мировое потребление энергии увеличится в 3-4 раза по сравнению с 
сегодняшними показателями и будет в пределах 30-60 ТВт. Возникает естественный 
вопрос, откуда человечество возьмет такое количество энергии? Углеводородные 
источники энергии не являются экологически дружественным решением, в то время 
как радиоактивные элементы и гидроэнергетика не смогут обеспечить достаточную и 
безопасную энергию. С другой стороны, возобновляемые ресурсы такие как солнце, 
ветер и геотермальная энергетика неисчерпаемы в природе, и смогут обеспечить 
экологически чистую энергию в большом количестве. Среди них солнечная энергетика 
является наиболее жизнеспособным решением как с экологической, так и с 
экономической точек зрения, при этом современные фотовольтаические элементы уже 
производят электрическую энергию при ценах, близких к углеводородным [2]. В силу 
недостаточной развитости технологий хранения и инфраструктуры распределения 
электрической энергии, производимой солнечными элементами, и их высоких цен, а 
также из-за отсутствия во многих странах углеродного налога, в настоящее время 
масштабного перехода к ним не наблюдается. При рыночных условиях для реализации 
масштабного перехода к солнечным элементам в США, стоимость фотовольтаики 
следующего поколения должна быть в диапазоне 0.03-0.05 $/кВт*час, что достижимо 
при эффективности модуля 40% и его цене 160 $/м
2
или при эффективности модуля 
30% и его цене 120 $/м
2 
[2]. Однако современные солнечные элементы первого 
поколения на основе кристаллического кремния и арсенида галлия, также как и 
тонкопленочные элементы на основе двух и более компонентов пока не могут достичь 
этих результатов и полностью заменить углеводороды. В лабораторных условиях, 
максимальная эффективность солнечных элементов на основе монокристаллов кремния 
была достигнута в пределах 26.1% [3], а для арсенида галлия 29.1% [3], что очень 
близко к их теоретическому предельному значению по Шокли-Квизеру (~33%). В 
связи с этим возникает острая необходимость развивать следующие поколения 
солнечных элементов с более высокими значениями предельных эффективностей по 
сравнению с предельными значениями по Шокли-Квизеру и со значительной низкой 
стоимостью модуля. Наноструктуры представляют огромный потенциал для создания 
солнечных элементов третьего поколения из-за своих уникальных эффектов и свойств, 
проявляемых и управляемых только на нанометровом масштабе и не имеющих 
аналогий в объемных материалах.