В Асахикаве, что на Хоккайдо, по японским меркам бывает холодно — изредка до -41 °C. К тому же там периодически идёт снег, и из-за этого нога гелиоэнергетиков долго не ступала на тамошние земли...  

...Но глобальная перестройка энергетики этой страны в итоге не оставила выбора, и, о чудо, местным специалистам частично удалось обратить суровый климат себе на пользу.

Казалось бы, с учётом географии этой страны стоило бы застраивать солнечными батареями Рюкю — места много более южные, бесснежные и получающие в полтора раз больше солнечной энергии за год, чем самый северный японский остров. Но, как мы уже писали, в Японии никто не ищет лёгких путей; оттого-то их и не находится.

Отражаясь от снега, лучи ещё несут достаточно энергии, чтобы на 6–10% увеличить выработку электроэнергии солнечными батареями. Будь на Хоккайдо зимой столь же солнечно, как на юге российского Дальнего Востока, эффект мог бы быть даже больше. (Здесь и ниже фото Nikkei BP.)

Чтобы обуздать «снеговой фактор», хоккайдовские энергетики с самого начала решили наклонить солнечные батареи покруче, на 40°, что, с одной стороны, снижает выработку энергии летом, а с другой — повышает зимой, когда в ней больше нужды. А самое главное — это позволяет снегу просто соскальзывать, без необходимости заделки силиконовым герметиком швов между панелями.

Но на небольшой гелиоЭС «Асахикава Хокуто» мощностью 1,25 МВт, запущенной в ноябре 2013 года, пошли дальше и попробовали обратить снег из врага солнечной энергетики в друга. Для этого — впервые для крупных электростанций такого рода — были использованы двусторонние фотоэлементы, у которых вместо непрозрачного подстилающего пластика с обратной стороны находится прозрачный слой, благодаря чему солнечный свет, отражённый от окружающего батарею снега, частично используется ею не с лицевой, а с задней стороны.

При этом общую толщину кремниевого слоя увеличивать нет нужды, что и позволяет производителю фотоэлементов, японской компании PVG Solutions, не задирать цены выше обычных.

Какова эффективность подобного решения? Обычно серийные однослойные кремниевые фотоэлементы дают КПД около 15–16%. А двусторонние солнечные батареи показали в эту зиму 18% — в период, когда поверхность под ними была покрыта снегом, и 16–17% — в бесснежные дни, когда количество света, отражавшегося от поверхности под фотоэлементами, падало. Хотя цифры кажутся пустячными, стоит учесть, что общие мощности солнечной энергетики по всему миру сейчас значительно превышают 100 ГВт, и подобная оптимизация на 6–10% в странах с бореальным климатом (где, вопреки экономической логике, вводят в строй основную часть солнечных батарей) резко подняла бы их отдачу зимой без необходимости применения дорогих многослойных систем.

Важно и то, что подобный двусторонний формфактор можно реализовать не только для кремния, но и практически для любого другого вида полупроводниковых материалов: достаточно сделать покрытие задней части батареи прозрачным.

Несмотря на зиму, солнечные батареи, установленные на высоте 1,8 м, остаются свободными от снега даже после многодневных снегопадов.

Как говорят специалисты «Асахикава Хокуто», результаты эксплуатации двусторонних фотоэлементов наводят их на мысль о целесообразности нанесения некоего недорогого белого покрытия из сравнительно гидрофобного, малопачкающегося материала, что обеспечивало бы повышение КПД солнечных батарей не только зимой, но и на протяжении всего года. После таяния снега гелиоэнергетики намерены провести эксперименты на эту тему, которые могут стать весьма ценным опытом для солнечной отрасли едва ли не любой страны со снежным климатом.