Солнечные элементы покрывают менее 0,1 процента мировой потребности в энергии. Но к 2050 году этот показатель должен вырасти до 25 процентов - если удастся существенно снизить стоимость фотоэлектрических мо­дулей. Девять из десяти солнечных элементов, производимых в мире, изготавливают из высокочистого кремния.

Степень его чистоты такова, что на один триллион атомов приходится, самое большее, один чужеродный. И хотя кремний - самый распространенный на Земле (после кислорода) химический элемент, на мировом рынке остро чувствуется дефицит кремния «солнечного» качества. Вот почему главная задача, стоящая перед исследователями из ИСЭ, - научиться изготавливать все более тонкие и эффективные солнечные элементы, уменьшая расход материала и одновременно повышая КПД.

Солнечные элементы, изготовленные из поликристаллического кремния (он представляет собой не единый кристалл, а многочисленные мелкие кристаллы нерегулярным образом сросшиеся друг с другом), преобразуют в электрическую энергию относительно небольшой процент световой энергии. В июне 2004 года фрайбургским исследователям удалось преодолеть считавшийся тогда недостижимым барьер: коэффициент полезного действия солнечного элемента из поликристаллического кремния составил 20,3%. Это - очередной мировой рекорд, установленный в ИСЭ.

Другая возможность повысить эффективность выработки электрического тока - фокусировать солнечный свет с помощью линз (энергоустановка с фотоэлектрическими элементами и линзовыми концентраторами установлена на крыше института во Фрайбурге). Это позволяет в несколько раз уменьшить размер солнечных элементов и заменить кремний более дорогими, но и более эффективными материалами.

Фокусировать свет можно лишь в ясную погоду, когда солнечные лучи не рассеиваются облаками. Кроме того, модули с линзовыми концентраторами нуждаются в системах слежения за солнцем: массовая их установка на крышах частных домов - задача не из простых. В Центральной Европе еще долгое время на крышах зданий будут красоваться безконцентраторные кремниевые солнечные батареи.

Но их конструкция в скором времени изменится. В одном из отделов ИСЭ уже давно разрабатывают солнечные элементы, для которых потребуется в двадцать раз меньше высокочистого кремния. Тончайший его слой будут напылять на дешевую подложку. По эф­фективности такой элемент практически не уступает тем, которые используются сейчас.