Китайские ученые создали солнечные элементы с КПД 33% и повышенной долговечностью

Китайские исследователи представили новую технологию производства солнечных элементов, которая позволяет достичь эффективности около 33% при сохранении высокой стабильности работы. Разработка касается перспективных перовскит-кремниевых tandem-панелей — одного из наиболее перспективных направлений современной солнечной энергетики.

Главная задача подобных технологий заключается в том, чтобы превзойти ограничения классических кремниевых солнечных модулей. Обычные панели массового производства сегодня демонстрируют эффективность примерно 22–24%, тогда как tandem-архитектура способна значительно увеличить этот показатель.

В чем особенность новой технологии

Перовскит-кремниевые элементы состоят из двух слоев. Верхний перовскитный слой эффективно поглощает высокоэнергетический свет, а нижний кремниевый — более низкоэнергетическую часть солнечного спектра. Благодаря такому сочетанию солнечная панель использует больше солнечной энергии и вырабатывает больше электричества.

Однако при промышленном производстве возникает серьезная проблема. Кремниевые пластины имеют специальную пирамидальную текстуру, уменьшающую отражение света. Но именно эта поверхность осложняет равномерное нанесение перовскитного слоя. В результате появляются дефекты и электрические утечки, снижающие эффективность и срок службы панели.

Как китайские инженеры решили проблему

Команда ученых из Института материаловедения и инженерии Нинбо совместно с исследователями университетов Сучжоу и Тайчжоу разработала метод точечной пассивации поверхности.

Для этого использовались полистирольные наносферы, с помощью которых на вершины кремниевых пирамид наносился тонкий изоляционный слой оксида алюминия. Такой подход позволяет блокировать участки утечки тока, не ухудшая транспорт заряда внутри элемента.

По сути, инженеры изолировали только наиболее проблемные зоны поверхности, избежав негативных эффектов, которые обычно появляются при полной обработке всей структуры.

Результаты испытаний

Во время лабораторных тестов солнечный элемент площадью около одного квадратного сантиметра показал эффективность преобразования энергии примерно 33%.

Дополнительно технология продемонстрировала высокую стабильность. После 1000 часов непрерывной работы устройство сохранило около 90% первоначальной эффективности, что считается очень хорошим показателем для перовскитных технологий.

Исследователи подчеркивают, что предложенный метод совместим с существующими промышленными производственными линиями. Это особенно важно для быстрого внедрения технологии в коммерческий сектор.

Почему это важно для рынка солнечной энергетики

Мировая индустрия солнечной энергетики активно ищет способы повышения эффективности панелей без существенного увеличения стоимости производства. Именно tandem-конструкции сегодня считаются одним из главных кандидатов на замену традиционных кремниевых решений.

Если технология сможет успешно масштабироваться для массового производства, это позволит создавать более компактные, мощные и долговечные солнечные панели для:

• домашних солнечных электростанций;
• коммерческих объектов;
• промышленных солнечных парков;
• автономных энергетических систем.

Несмотря на успешные лабораторные результаты, ученым еще предстоит подтвердить стабильность технологии в реальных климатических условиях и при производстве крупных модулей.