Китайські вчені створили сонячні елементи з ККД 33% та підвищеною довговічністю

Китайські дослідники представили нову технологію виробництва сонячних елементів, яка дозволяє досягти ефективності близько 33% зі збереженням високої стабільності роботи. Розробка стосується перспективних перовськіт-кремнієвих tandem-панелей — одного з найперспективніших напрямків сучасної сонячної енергетики.

Головне завдання подібних технологій полягає у тому, щоб перевершити обмеження класичних кремнієвих сонячних модулів. Звичайні панелі масового виробництва сьогодні демонструють ефективність приблизно 22–24%, тоді як tandem-архітектура здатна значно підвищити цей показник.

У чому особливість нової технології

Перовськіт-кремнієві елементи складаються з двох шарів. Верхній перовськітний шар ефективно поглинає високоенергетичне світло, а нижній кремнієвий — низькоенергетичну частину сонячного спектра. Завдяки такому поєднанню сонячна панель використовує більше сонячної енергії та виробляє більше електроенергії.

Однак під час промислового виробництва виникає серйозна проблема. Кремнієві пластини мають спеціальну пірамідальну текстуру, яка зменшує відбиття світла. Але саме ця поверхня ускладнює рівномірне нанесення перовськітного шару. У результаті з’являються дефекти та електричні витоки, що знижують ефективність і термін служби панелі.

Як китайські інженери вирішили проблему

Команда вчених з Інституту матеріалознавства та інженерії Нінбо спільно з дослідниками університетів Сучжоу та Тайчжоу розробила метод точкової пасивації поверхні.

Для цього використовувалися полістирольні наносфери, за допомогою яких на вершини кремнієвих пірамід наносився тонкий ізоляційний шар оксиду алюмінію. Такий підхід дозволяє блокувати ділянки витоку струму без погіршення транспорту заряду всередині елемента.

Фактично інженери ізолювали лише найбільш проблемні зони поверхні, уникнувши негативних ефектів, які зазвичай виникають під час повної обробки всієї структури.

Результати випробувань

Під час лабораторних тестів сонячний елемент площею близько одного квадратного сантиметра продемонстрував ефективність перетворення енергії приблизно 33%.

Додатково технологія показала високу стабільність. Після 1000 годин безперервної роботи пристрій зберіг близько 90% початкової ефективності, що вважається дуже хорошим показником для перовськітних технологій.

Дослідники підкреслюють, що запропонований метод сумісний із чинними промисловими виробничими лініями. Це особливо важливо для швидкого впровадження технології у комерційний сектор.

Чому це важливо для ринку сонячної енергетики

Світова індустрія сонячної енергетики активно шукає способи підвищення ефективності панелей без суттєвого збільшення вартості виробництва. Саме tandem-конструкції сьогодні вважаються одним із головних кандидатів на заміну традиційних кремнієвих рішень.

Якщо технологію вдасться успішно масштабувати для масового виробництва, це дозволить створювати компактніші, потужніші та довговічніші сонячні панелі для:

• домашніх сонячних електростанцій;
• комерційних об’єктів;
• промислових сонячних парків;
• автономних енергетичних систем.

Попри успішні лабораторні результати, вченим ще потрібно підтвердити стабільність технології у реальних кліматичних умовах та під час виробництва великих модулів.