Китайські вчені створили сонячний осередок з ККД понад 33%

Технології сонячної енергетики продовжують розвиватися рекордними темпами. Дослідники з Китаю представили нову перовськіт-кремнієву тандемну сонячну комірку, яка досягла ефективності перетворення енергії на рівні 33,33%. При цьому пристрій зберіг близько 90% своєї продуктивності після 1000 годин безперервної роботи.

Розробка належить ученим з Інституту матеріалознавства та інженерії Нінбо (NIMTE), який входить до структури Китайської академії наук. У проєкті також брали участь фахівці Soochow University, Taizhou University та компанії S.C Exact Equipment Co.

Чому це важливо для сонячної енергетики

Перовськіт-кремнієві тандемні елементи вважаються одним із найперспективніших напрямків у сучасній фотоелектричній галузі. Їхня конструкція поєднує традиційний кремнієвий шар із верхнім перовськітним покриттям, що дозволяє значно підвищити ефективність поглинання світла.

Такі сонячні елементи мають одразу кілька переваг:

• високий коефіцієнт перетворення енергії;
• порівняно низьку вартість матеріалів;
• потенціал для виробництва легких і високоефективних панелей;
• можливість подальшого масштабування для промислового ринку.

Саме тому технологія викликає величезний інтерес у виробників сонячних панелей та дослідницьких центрів у всьому світі.

Головна проблема тандемних сонячних комірок

Попри високий потенціал, масове виробництво таких елементів залишається складним завданням. Основна проблема пов’язана зі структурою кремнієвої підкладки.

У промислових сонячних елементах використовуються мікроскопічні пірамідальні текстури, які допомагають краще утримувати світло та підвищують загальну ефективність панелі. Однак такі поверхні створюють локальні електричні витоки, що знижують стабільність роботи пристрою.

Через це технологія тривалий час залишалася надто складною для комерційного впровадження.

Нова стратегія пасивації

Китайські вчені запропонували новий спосіб вирішення проблеми — так звану селективну пасивацію піків текстурованої поверхні.

Для цього дослідники використали нанокульки полістиролу як шаблон, що дозволяє наносити надтонкий шар оксиду алюмінію виключно на вершини кремнієвих пірамід.

Такий підхід блокує шляхи витоку струму й одночасно зберігає ефективність поглинання світла.

За словами керівника дослідження Є Цзічуня, технологія відзначається не лише високою результативністю, а й сумісністю з наявними промисловими лініями виробництва сонячних панелей.

Рекордна ефективність і висока стабільність

Використовуючи нову методику, команда створила тандемну сонячну комірку з ефективністю перетворення енергії 33,33%.

Додатково пристрій пройшов сертифікацію, яка підтвердила ККД 32,89% на активній площі близько одного квадратного сантиметра.

Не менш важливим досягненням стала довговічність конструкції. Під час випробувань сонячний елемент зберіг приблизно 90% початкової ефективності після 1000 годин безперервної експлуатації.

Для галузі це особливо важливо, оскільки стабільність роботи залишається одним із ключових факторів, що стримують комерціалізацію перовськітних технологій.

Що це означає для ринку сонячних панелей

Нова технологія може наблизити появу доступніших і надефективних сонячних панелей нового покоління.

Якщо метод вдасться масштабувати для масового виробництва, виробники зможуть створювати панелі з помітно вищим ККД порівняно з традиційними кремнієвими рішеннями. Це дозволить:

• підвищити виробництво електроенергії на обмеженій площі;
• зменшити вартість сонячної генерації;
• прискорити розвиток автономної енергетики;
• підвищити ефективність домашніх і промислових СЕС.

Експерти вважають, що перовськіт-кремнієві тандемні елементи можуть стати одним із головних напрямків розвитку світової сонячної енергетики в найближчі роки.