Китайские учёные добились рекордного КПД для тандемных солнечных ячеек из перовскита — 29 %

Китайские исследователи из Нанкинского университета не просто обновили мировой рекорд эффективности перовскитных солнечных элементов — они вплотную приблизились к запуску их серийного производства. Разработка тандемной ячейки из двух слоёв перовскита с КПД 29% уже имеет под собой промышленную основу: созданный учёными стартап Renshine Solar завершает строительство производственной линии мощностью 150 МВт, которая должна выйти на проектную мощность уже в сентябре этого года. Это означает, что технология, которая долгие годы существовала лишь в лабораториях, начинает свой путь на коммерческий рынок.

Рекордная эффективность и новый подход к конструкции

Группе исследователей удалось превзойти собственный результат годичной давности, когда КПД аналогичной ячейки составлял 28%. Ключом к успеху стала оптимизация промежуточного слоя между двумя перовскитными плёнками. Инженеры добились того, чтобы этот слой был максимально прозрачным и одновременно обладал рекордной проводимостью для электронов. Верхний слой в тандеме настроили на поглощение коротковолновой части солнечного спектра, нижний — на длинноволновую. Такая архитектура позволила эффективнее использовать весь световой поток.

Стабильность как главный вызов

Одной из главных проблем перовскитных элементов всегда была их недолговечность. В новой разработке этот вопрос попытались решить: имитационные испытания показали, что ячейки сохраняют 90% исходной эффективности после 600 часов непрерывной работы под солнечным светом. Хотя это всё ещё уступает кремниевым аналогам, срок службы которых измеряется десятилетиями, для первого поколения коммерческих перовскитных батарей такой показатель можно считать прорывным.

Почему перовскит дешевле кремния

Массовое производство перовскитных элементов обещает быть значительно менее затратным. В отличие от кремния, требующего сложных и энергоёмких процессов очистки и кристаллизации, перовскит можно наносить по струйной технологии. Это позволяет делать ячейки сверхтонкими и гибкими, пригодными для монтажа на поверхностях практически любой кривизны. Китайские разработчики прогнозируют, что себестоимость перовскитных солнечных элементов окажется вдвое ниже кремниевых. Для справки: тандемные ячейки из перовскита и кремния сегодня показывают более высокий КПД — до 33,2%, но их производство остаётся сложным и дорогим из-за необходимости совмещать два разных материала.

Стартап Renshine Solar уже заключил соглашение с властями города Чаншу (провинция Цзянсу) о совместном промышленном проекте. Если сентябрьские планы будут выполнены, рынок впервые увидит не лабораторные прототипы, а реальные партии перовскитных солнечных панелей. Вопрос лишь в том, насколько быстро технология сможет масштабироваться и догнать кремний по долговечности — именно от этого зависит, станет ли перовскит основой солнечной энергетики будущего или останется нишевым решением.