Китайские исследователи провели масштабные испытания солнечной электростанции мощностью 1 МВт, построенной на перовскитных фотоэлементах. В течение трёх месяцев экспериментальная установка вырабатывала больше электроэнергии в пересчёте на одинаковую установленную мощность, чем расположенная рядом традиционная электростанция с кремниевыми панелями. Преимущество перовскита достигло 5,81 %.

Эксперимент важен не только полученными показателями эффективности. Исследователям удалось значительно повысить устойчивость перовскитных элементов к высокой температуре и влажности — одной из главных проблем, долгое время мешавших коммерческому применению технологии. Если результаты удастся сохранить при массовом производстве и длительной эксплуатации, перовскитные панели могут стать серьёзным конкурентом современным кремниевым солнечным батареям.

Перовскит проверили уже не в лаборатории, а на электростанции

Большинство рекордов эффективности новых типов солнечных элементов устанавливается на сравнительно небольших лабораторных образцах. Однако между успешным экспериментом на площади в несколько квадратных сантиметров и полноценной электростанцией существует огромная технологическая дистанция.

Команда специалистов из Нанкинского университета совместно с компанией Renshine Solar пошла значительно дальше и проверила технологию в условиях, приближенных к реальной промышленной эксплуатации.

Для эксперимента была развёрнута перовскитная солнечная установка мощностью 1 МВт. Рядом находилась традиционная кремниевая электростанция мощностью 3,5 МВт, что позволило исследователям напрямую сравнивать работу двух технологий в одинаковых погодных условиях.

Перовскит оказался эффективнее кремния

Сравнение проводилось в течение трёх месяцев. Поскольку мощность электростанций различалась, специалисты оценивали удельную выработку — количество энергии относительно одинаковой установленной мощности.

Результаты оказались в пользу перовскитной системы. В марте она произвела на 3,42 % больше электроэнергии, чем кремниевая установка. В апреле преимущество выросло до 3,79 %, а в мае достигло уже 5,81 %.

Особенно интересно, что разница увеличивалась одновременно с ростом температуры воздуха и интенсивности солнечного излучения. Это может оказаться важным преимуществом при использовании технологии в регионах с жарким климатом и высокой солнечной активностью.

Эффективность отдельных элементов достигла 24 %

Параллельно с испытаниями электростанции разработчики проверяли характеристики отдельных фотоэлектрических элементов и более крупных модулей.

На перовскитном модуле с рабочей площадью 810 см² удалось получить сертифицированный коэффициент полезного действия 24 %. Напряжение холостого хода составило 53,46 В, ток короткого замыкания — 0,436 А, а коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики достиг 83,4 %.

Следующим этапом стало масштабирование производства. Исследователи изготовили 150 модулей площадью 0,72 м² каждый. Их средняя мощность составила 144 Вт.

Лучший полноразмерный образец продемонстрировал сертифицированный КПД 22 % при мощности 158,4 Вт. Во время отслеживания точки максимальной мощности модуль смог более двух часов стабильно поддерживать мощность выше 158 Вт.

По утверждению разработчиков, полученный результат является рекордным для перовскитных модулей такого размера.

Главную проблему перовскита попытались решить новым покрытием

Высокий КПД перовскитных элементов известен уже достаточно давно. Например, в 2026 году китайская Microquanta сообщала о сертифицированной эффективности 24,12 % для небольшого перовскитного модуля площадью 19,48 см². Компания также ранее демонстрировала результаты свыше 21 % для значительно более крупных элементов.

Но высокая эффективность сама по себе ещё не делает технологию пригодной для массового использования. Одним из основных препятствий остаётся долговечность.

Перовскитные материалы чувствительны к внешней среде. Влага, кислород, высокая температура и интенсивное освещение способны ускорять деградацию фотоэлементов. Именно поэтому повышение стабильности считается одним из ключевых условий коммерциализации перовскитной энергетики.

Китайские специалисты предложили новый способ пассивации поверхности, рассчитанный на повышение стабильности и уменьшение количества дефектов.

Двухкомпонентная обработка повысила долговечность

В разработанном технологическом процессе поверхность обрабатывается последовательно двумя компонентами. Сначала используются соли йода, обеспечивающие прочное взаимодействие с поверхностью материала, после чего применяются соединения свинца.

Такой подход позволил сформировать более стабильный защитный слой и уменьшить количество дефектов, возникающих при обработке большой площади.

Для перовскитных технологий это особенно важно. Создать эффективный небольшой лабораторный элемент относительно просто, однако при увеличении площади становится значительно сложнее обеспечить одинаковое качество покрытия на всей поверхности модуля.

После 1300 часов эффективность снизилась всего на 2 %

Одним из наиболее показательных этапов исследования стал ускоренный тест на долговечность.

Модули подвергались воздействию температуры 85 °C при относительной влажности 85 %. Испытание продолжалось 1300 часов.

Перовскитные элементы с новой системой пассивации за это время потеряли около 2 % первоначальной эффективности. Для сравнения, контрольные образцы с традиционной обработкой продемонстрировали падение эффективности примерно на 39 %.

Разница особенно существенна с учётом того, что нестабильность при воздействии влаги и температуры исторически остаётся одним из главных недостатков перовскитных солнечных элементов.

Модули также прошли комплекс испытаний по стандарту IEC 61215, используемому для оценки надёжности фотоэлектрического оборудования. Это ещё один важный шаг от лабораторного прототипа к реальному промышленному продукту.

Перовскитные панели потенциально проще производить

У новой технологии есть и другие преимущества. В отличие от классических кремниевых элементов, производство которых связано с энергоёмкой обработкой кремния и изготовлением относительно тяжёлых жёстких пластин, перовскитный светопоглощающий слой можно наносить на тонкие основания с помощью масштабируемых методов печати и нанесения покрытий.

В перспективе это позволяет создавать более лёгкие и потенциально дешёвые солнечные модули, в том числе гибкие.

Однако говорить о скором вытеснении кремния пока рано. Кремниевые панели производятся промышленностью десятилетиями, обладают хорошо изученным сроком эксплуатации и выпускаются в огромных объёмах. Перовскитным системам ещё предстоит доказать способность сохранять характеристики не тысячи часов лабораторных испытаний, а десятилетия эксплуатации под открытым небом.

Перовскит приближается к промышленному применению

Нынешний эксперимент выделяется именно масштабом. Перовскитные фотоэлементы постепенно проходят путь от небольших лабораторных образцов к крупным модулям и полноценным энергетическим установкам.

При этом конкуренция в этой области быстро усиливается. Китайские компании активно наращивают производство, а исследования перовскитных солнечных элементов ведутся также в Японии, Европе и других регионах. Отдельным перспективным направлением остаются тандемные перовскитно-кремниевые элементы, где два материала работают совместно и позволяют добиться ещё более высокого КПД. В лабораторных исследованиях сертифицированная эффективность таких тандемных элементов уже превышала 33 %.

Испытание мегаваттной установки показывает, что перовскит постепенно перестаёт быть исключительно лабораторной технологией. Если производителям удастся обеспечить стабильность характеристик на протяжении многих лет и одновременно наладить дешёвый массовый выпуск больших модулей, на рынке солнечной энергетики может появиться полноценная альтернатива привычным кремниевым панелям.