Китайские перовскитные солнечные модули установили новый рекорд, показав КПД 22% и обойдя кремниевые аналоги в условиях реальной эксплуатации. Перовскитные материалы, подобно кремнию, преобразуют солнечный свет в электричество, однако их себестоимость значительно ниже.
Ирина Петрова
Перовскитные модули были протестированы в реальных условиях. Иллюстративное изображение. Источник: Renshine
Проверка перовскита в полевых условиях
Коллектив ученых и инженеров из Китая продемонстрировал, что полноразмерные перовскитные панели способны выдерживать внешние воздействия и при этом работать эффективнее традиционных кремниевых аналогов.
Как сообщается в пресс-релизе Нанкинского университета, для проверки работы в полевых условиях специалисты разместили перовскитную установку мощностью 1 МВт и систему на основе кристаллического кремния (TOPCon) мощностью 3,5 МВт на одной крупной наземной станции. Наблюдения велись на протяжении трех месяцев.
В марте выработка перовскитной батареи на единицу мощности оказалась выше на 3,42% в сутки, в апреле — на 3,79%, а в мае — на 5,81%. При этом разрыв увеличивался по мере роста весенних температур.
Описание производственного метода появилось в журнале Nature 12 августа 2026 года. Авторами работы выступили Сяо Кэ и Хайрен Тан из Нанкинского университета совместно с инженерами компании Renshine.
Их панели площадью 0,72 квадратного метра показали устойчивую мощность 158,4 Вт в ходе стандартных измерений. Это соответствует подтвержденному КПД 22,0%, что является рекордом для перовскитных модулей метрового размера.
Полевые испытания, проведенные на реальной электростанции, стали важнейшим подтверждением того, что лабораторные достижения могут быть масштабированы до промышленных объемов без потери качества. Особенно показательным является тот факт, что разрыв в эффективности между перовскитными и кремниевыми модулями увеличивался с ростом температуры.
Это объясняется физическими свойствами материалов: кремний теряет больше эффективности при нагреве, тогда как перовскитные соединения демонстрируют меньший температурный коэффициент. Данное преимущество делает перовскитные панели особенно привлекательными для регионов с жарким климатом, где традиционные кремниевые батареи работают с существенными потерями.
Решение производственных проблем
Перовскитные соединения улавливают свет и создают ток, но их выпуск обходится заметно дешевле, чем очистка кремния, поскольку они наносятся из жидких чернил. Однако при переходе от миниатюрных лабораторных образцов к панелям коммерческого масштаба возникают существенные потери энергии.
Микроскопические изъяны на поверхности кристалла удерживают заряды и не дают энергии поступать в сеть. В более ранней публикации в журнале Science нанкинская команда сообщала о выращивании плоских кристаллических пленок на больших площадях, но из-за поверхностных дефектов КПД составлял лишь 17,2%.
Обычно инженеры устраняют подобные недостатки, нанося на кристалл соли галогенидов аммония. В лаборатории этот способ работает, однако на производстве возникают две сложности.
Соли аммония неустойчивы к влажному воздуху, поэтому требуются дорогие линии с инертной атмосферой. Кроме того, жидкость не способна равномерно покрыть крупные пластины, оставляя открытые зоны, которые портятся под действием интенсивного света.
Успех китайской команды стал результатом многолетних систематических исследований, направленных на преодоление фундаментального разрыва между лабораторными образцами и коммерческими продуктами.
Проблема заключалась не только в химическом составе, но и в технологии нанесения покрытий на большие площади. Обычные методы, основанные на использовании солей аммония, требовали создания инертной атмосферы на производстве, что резко увеличивало стоимость и сложность технологического процесса.
Кроме того, равномерное нанесение жидких растворов на пластины метровой площади оказалось технически сложной задачей, решение которой потребовало разработки принципиально нового состава растворителей и методов вакуумной сушки.
Предложенный исследователями подход с использованием органических солей свинца и специальной смеси растворителей решил сразу несколько задач. Во-первых, отпала необходимость в дорогостоящих инертных средах, что значительно упрощает производственный цикл.
Во-вторых, свинцовое покрытие обеспечило не только пассивацию поверхностных дефектов, но и создало естественный барьер от влаги, который оказался значительно надежнее традиционных аммониевых слоев.
Результаты ускоренных испытаний говорят сами за себя: после 1300 часов в экстремальных условиях влажности и температуры потери мощности составили лишь 2% против 39% у контрольных образцов с аммониевым покрытием. Такая устойчивость открывает путь к сертификации перовскитных модулей по стандартам, сопоставимым с требованиями для кремниевых панелей.
Новый состав и проверка надежности
Исследователи справились с обеими задачами, изменив растворитель для выращивания кристаллов. Они соединили три компонента — 2-метоксиэтанол, 1,3-диоксолан и диметилсульфоксид — чтобы управлять высыханием пленки в вакуумной камере. Такая смесь способствует формированию естественного защитного слоя из йодида формамидина на верхней части кристалла.
Далее поверхность обрабатывалась органическими солями свинца и карбоксилатами. Свинцовое соединение распределяется по всей пластине площадью 0,72 квадратного метра, закрывая атомные пустоты и предотвращая проникновение влаги без создания инертной среды.
Ускоренные испытания подтвердили прочность нового покрытия. Панели помещались в камеру с температурой 85 градусов Цельсия и влажностью 85% на 1300 часов.
Модули с обычным аммониевым слоем потеряли 39% мощности, тогда как изделия со свинцовым покрытием — лишь 2%. Оборудование также пережило 300 резких температурных скачков от минус 40 до 85 градусов Цельсия без значительного падения характеристик.
Значение этой разработки выходит далеко за рамки очередного рекорда эффективности. Низкая стоимость производства перовскитных материалов — их можно наносить на гибкие подложки методом печати — делает солнечную энергетику доступнее в глобальном масштабе.
Совокупность достигнутых показателей: рекордный КПД в 22% для модулей метрового размера, устойчивость к температурным колебаниям и влажности, а также упрощение производственного процесса создают предпосылки для коммерческого внедрения этой технологии в ближайшие годы.
Остается открытым вопрос о долгосрочной стабильности перовскитных панелей в течение 25–30 лет, которые обычно считаются сроком службы солнечных электростанций, однако уже сейчас можно говорить о том, что перовскитная фотоэлектрика перешла из стадии лабораторных экспериментов в стадию практической реализации.