Японские разработчики солнечной энергетики нашли способ противостоять китайскому доминированию на рынке — не за счет цены, а за счет технологического превосходства. Консорциум, объединивший Toshiba, Shin-Etsu и Университет Ниигаты, представил перовскитные панели, чей срок службы в полтора раза превышает показатели лучших китайских аналогов.
Ключевая проблема перовскитной фотовольтаики — деградация под воздействием влаги и высоких температур. Японская разработка решает ее с помощью защитного слоя из синтетического каучука с вкраплениями влагопоглощающих компонентов. Результат впечатляет: панели стабильно работают 3000 часов при температуре до 85 градусов Цельсия и влажности до 85 процентов. Для сравнения, китайские панели, созданные при участии сингапурских ученых и ранее считавшиеся самыми долговечными, выдерживают лишь 2000 часов в аналогичных условиях. В реальной эксплуатации это означает 20 и более лет работы против примерно 13 лет у конкурентов.
Технология предполагает тандемную конструкцию, сочетающую слой перовскита с кремниевым. Это позволяет сохранить гибкость и малую толщину ячейки, одновременно повышая эффективность генерации примерно на 30 процентов. Правда, пока прототипы имеют площадь всего 25 квадратных миллиметров, и разработчикам предстоит масштабировать технологию до ячеек площадью более 250 квадратных сантиметров без потери заявленных характеристик.
Время для рывка выбрано точно. Интерес японцев к солнечной энергетике взорвался в 2012 году, когда власти обязали покупать электроэнергию у владельцев панелей по гарантированным ценам. Теперь панели, установленные в ту волну, подходят к концу своего 20–30-летнего срока службы, и волна обновления парка накроет внутренний рынок после 2030 года. Серийное производство новых панелей планируется именно к этому моменту.
Впрочем, консорциум Toshiba — не единственный игрок в этой гонке. Kaneka нацелилась на повышение КПД перовскитных панелей до 40 процентов к 2035 году, а Choshu Industry рассчитывает выйти на срок службы более 20 лет уже к 2030 финансовому году. Ставки высоки: к 2040 году Япония планирует ввести в эксплуатацию до 20 гигаватт солнечных мощностей на базе перовскитных панелей — это сопоставимо с мощностью двух десятков ядерных реакторов.
Долговечность становится тем козырем, которым японские производители могут обыграть китайских конкурентов в борьбе за рынок. Пока китайцы выигрывают за счет масштаба и себестоимости, японцы делают ставку на то, что панель, прослужившая в полтора раза дольше, в итоге окажется экономически выгоднее даже при более высокой начальной цене. Вопрос лишь в том, удастся ли сохранить заявленные характеристики при переходе от лабораторных образцов к промышленному производству.
