Китайские ученые создали солнечную ячейку с КПД более 33%

Технологии солнечной энергетики продолжают развиваться рекордными темпами. Исследователи из Китая представили новую перовскит-кремниевую тандемную солнечную ячейку, которая достигла эффективности преобразования энергии на уровне 33,33%. При этом устройство сохранило около 90% своей производительности после 1000 часов непрерывной работы.

Разработка принадлежит ученым из Института материаловедения и инженерии Нинбо (NIMTE), входящего в структуру Китайской академии наук. В проекте также участвовали специалисты Soochow University, Taizhou University и компании S.C Exact Equipment Co.

Почему это важно для солнечной энергетики

Перовскит-кремниевые тандемные элементы считаются одним из наиболее перспективных направлений в современной фотоэлектрической отрасли. Их конструкция объединяет традиционный кремниевый слой с верхним перовскитным покрытием, что позволяет значительно повысить эффективность поглощения света.

Такие солнечные элементы обладают сразу несколькими преимуществами:

• высоким коэффициентом преобразования энергии;
• сравнительно низкой стоимостью материалов;
• потенциалом для производства легких и высокоэффективных панелей;
• возможностью дальнейшего масштабирования для промышленного рынка.

Именно поэтому технология вызывает огромный интерес у производителей солнечных панелей и исследовательских центров по всему миру.

Главная проблема тандемных солнечных ячеек

Несмотря на высокий потенциал, массовое производство подобных элементов остается сложной задачей. Основная проблема связана со структурой кремниевой подложки.

В промышленных солнечных элементах используются микроскопические пирамидальные текстуры, которые помогают лучше удерживать свет и повышают общую эффективность панели. Однако такие поверхности создают локальные электрические утечки, снижающие стабильность работы устройства.

Из-за этого технология долгое время оставалась слишком сложной для коммерческого внедрения.

Новая стратегия пассивации

Китайские ученые предложили новый способ решения проблемы — так называемую селективную пассивацию пиков текстурированной поверхности.

Для этого исследователи использовали наношарики полистирола в качестве шаблона, позволяющего нанести сверхтонкий слой оксида алюминия исключительно на вершины кремниевых пирамид.

Такой подход блокирует пути утечки тока и одновременно сохраняет эффективность светопоглощения.

По словам руководителя исследования Е Цзичуня, технология отличается не только высокой результативностью, но и совместимостью с существующими промышленными линиями производства солнечных панелей.

Рекордная эффективность и высокая стабильность

Используя новую методику, команда создала тандемную солнечную ячейку с эффективностью преобразования энергии 33,33%.

Дополнительно устройство прошло сертификацию, подтвердив КПД 32,89% на активной площади около одного квадратного сантиметра.

Не менее важным достижением стала долговечность конструкции. Во время испытаний солнечный элемент сохранил примерно 90% первоначальной эффективности после 1000 часов непрерывной эксплуатации.

Для отрасли это особенно важно, поскольку стабильность работы остается одним из ключевых факторов, сдерживающих коммерциализацию перовскитных технологий.

Что это значит для рынка солнечных панелей

Новая технология может приблизить появление более доступных и сверхэффективных солнечных панелей нового поколения.

Если метод удастся масштабировать для массового производства, производители смогут создавать панели с заметно более высоким КПД по сравнению с традиционными кремниевыми решениями. Это позволит:

• повысить выработку электроэнергии на ограниченной площади;
• сократить стоимость солнечной генерации;
• ускорить развитие автономной энергетики;
• повысить эффективность домашних и промышленных СЭС.

Эксперты считают, что перовскит-кремниевые тандемные элементы способны стать одним из главных направлений развития мировой солнечной энергетики в ближайшие годы.