Китайская компания Longi, один из мировых лидеров в производстве солнечных панелей, объявила о новом достижении в сфере солнечной энергетики. Инженеры компании создали тандемную солнечную ячейку на основе перовскита и кремния, которая продемонстрировала рекордный коэффициент полезного действия (КПД) — 34,85%. Это значение стало самым высоким для подобного типа ячеек и приблизилось к теоретическому пределу эффективности — 35%.

Почему новый КПД — важный рубеж

Приближение КПД солнечной ячейки к её физическому максимуму — серьёзный вызов для учёных. Для однопереходной тандемной ячейки, сочетающей кремний и перовскит, расчёты показывают, что максимальный КПД составляет около 35%. Каждый материал поглощает свою часть солнечного спектра, при этом их спектры почти не пересекаются, что и делает такие конструкции максимально эффективными.

Компания Longi уже устанавливала мировой рекорд в сентябре 2024 года, достигнув КПД 34,6%. Новый результат — 34,85% — официально зафиксирован в Книге рекордов солнечной энергетики, которую ведёт американская лаборатория NREL.

Как учёные добились рекорда

Ключ к успеху — уникальный материал переходного слоя, получивший название HTL201 (hole transport layer). Исследователи Longi разработали асимметричную молекулу с дырочной проводимостью, которая заполняет микронеровности на поверхности кремния и идеально сопрягается с перовскитным слоем. Эта структура:

• улучшает транспорт дырок,

• минимизирует их рекомбинацию с электронами,

• предотвращает образование оксидных плёнок, которые снижают эффективность.

В лабораторных испытаниях новый тандемный солнечный элемент площадью 1 см² продемонстрировал следующие характеристики:

• КПД: 34,85%

• Напряжение холостого хода: 2,001 В

• Плотность тока короткого замыкания: 20,64 мА/см²

• Коэффициент заполнения: 83,79%

Что это значит для солнечной энергетики

Рекорд Longi подтверждает, что тандемные технологии на основе перовскита и кремния уже готовы приблизиться к физическому пределу эффективности. По словам представителей компании, задача на ближайшие годы — перевести эту технологию из лаборатории в массовое производство.

Реализация столь высокоэффективных солнечных элементов в коммерческих солнечных панелях позволит:

• повысить выход энергии с единицы площади,

• снизить стоимость производства солнечной энергии,

• сократить расходы на установку панелей.

С учётом растущего глобального спроса на возобновляемые источники энергии такие разработки приближают рынок к более доступной и чистой энергетике.