Группа ученых из Китая достигла мирового рекорда в области тандемных солнечных батарей, сумев получить сертифицированный показатель преобразования энергии в 28,04 процента. Эта разработка, описанная в журнале Nature, приближает технологию к внедрению в реальные условия.
Евгения Васильева
На иллюстрации показаны тонкопленочные солнечные элементы. /VCG. Источник: CGTN
Что представляют собой тандемные устройства
Исследователями выступили академик Ли Юнфан и научный сотрудник Мэн Лэй, работающие в Институте химии при Китайской академии наук.
Как сообщает CGTN, в отличие от классических однопереходных солнечных элементов, таких как кремниевые панели, которые монтируются на крышах и на полях солнечных станций, тандемные устройства используют два слоя светопоглощающих материалов, расположенных один над другим. Каждый из этих слоев захватывает определенную часть солнечного спектра, что позволяет батареям эффективнее превращать свет в электричество, при этом сохраняя тонкую, легкую и гибкую структуру.
Считается, что эта технология открывает большие перспективы для применения там, где нужны легкие источники энергии: от встроенных в здания фотоэлектрических систем до портативных энергетических установок, носимой электроники, беспилотников и космических аппаратов.
Усовершенствование конструкции
Чтобы преодолеть давние трудности, связанные с ухудшением рабочих параметров и нестабильностью, авторы работы добавили в конструкцию новую молекулу, называемую TDB. Она влияет на свойства материала как на этапе изготовления, так и во время эксплуатации под воздействием света, предлагая решение одной из центральных проблем этой области.
Независимая сертификация подтвердила, что эффективность преобразования энергии в таком элементе достигла 28,04 процента, что стало новым абсолютным рекордом для тандемных перовскитно-органических устройств. Кроме того, образец продемонстрировал высокую стабильность: после 625 часов непрерывного освещения он сохранил 90 процентов от исходной эффективности.
Достигнутый рубеж в 28,04 процента — это не просто цифра в лабораторном журнале, а важный сигнал для всей отрасли возобновляемой энергетики. До последнего времени главным камнем преткновения для перовскитно-органических тандемов была именно неспособность удержать высокий КПД при длительной эксплуатации. Многие экспериментальные образцы демонстрировали впечатляющие показатели в первые минуты тестов, но быстро деградировали под воздействием влаги, кислорода и ультрафиолета.
Аспирант У Жуйхань (слева), исследователь Мэн Лэй (в центре) и академик Ли Юнфан обсуждают результаты испытаний высокоэффективного перовскитно-органического тандемного солнечного элемента в лаборатории Института химии Китайской академии наук (ICCAS) в Пекине, столице Китая, 3 июля 2026 года.Источник фото: Синьхуа
Введение молекулы TDB, судя по данным из Nature, одновременно выполняет две ключевые функции: она пассивирует дефекты кристаллической решетки на стадии синтеза и стабилизирует границы раздела слоев во время работы.
Это напоминает создание внутренней системы «самоконтроля», которая не позволяет материалу разрушаться под нагрузкой. Именно сочетание высокой эффективности с рекордной стабильностью — 90% сохранения мощности после 625 часов — выводит разработку на уровень, при котором можно всерьез обсуждать коммерциализацию.
По мнению разработчиков, данный подход можно адаптировать для самых разных направлений: строительства, транспорта, носимой электроники и спутников, где именно легкие и гибкие солнечные элементы могут оказаться предпочтительнее традиционных панелей.
Экономический аспект
Если посмотреть на экономику вопроса, то потенциал таких батарей раскрывается не столько в замене кремниевых гигантов на полях, сколько в создании принципиально новых рыночных ниш. Обычные кремниевые панели плохо подходят для ситуаций, где критичны вес, гибкость или возможность интеграции в неплоские поверхности.
Для архитекторов это возможность превратить фасад небоскреба в электростанцию, не меняя его геометрию.
Для производителей дронов — резкое увеличение времени полета за счет легкого и эффективного покрытия крыльев.
В космической отрасли, где каждый килограмм выводимой нагрузки стоит десятки тысяч долларов, замена тяжелых кремниевых пластин на легкие тандемные пленки сулит революцию в энергоснабжении спутников и орбитальных станций.
Рынок гибкой электроники, от «умной» одежды до автономных датчиков в интернете вещей, также получает источник питания, который не требует жесткого корпуса и может повторять форму устройства.
Академик Ли Юнфан (в центре), исследователь Мэн Лэй (справа) и аспирант У Жуйхан позируют для группового фото в Институте химии Китайской академии наук (ICCAS) в Пекине, столице Китая, 3 июля 2026 года. Источник фото: Синьхуа
Масштабирование и стратегический контекст
Однако путь от лабораторного прототипа до массового производства остаётся тернистым. Текущий рекорд установлен на ячейке малой площади — обычно это единицы квадратных сантиметров.
Масштабирование технологии до размеров, пригодных для промышленной печати рулонного типа, сопряжено с новыми вызовами: при увеличении площади растёт вероятность появления микроскопических дефектов, которые становятся центрами деградации. Кроме того, молекула TDB — это пусть и эффективный, но дополнительный компонент, стоимость синтеза которого пока не раскрыта.
Для выхода на массовый рынок необходимо не только подтвердить воспроизводимость результата на разных производственных линиях, но и доказать, что итоговая стоимость произведённого киловатт-часа будет конкурентной по сравнению с традиционными технологиями.
Задача, впрочем, решаемая: если стабильность на уровне 90% через 625 часов можно улучшить до промышленного стандарта (25 лет), то этот класс батарей станет серьёзным конкурентом не только для тонкоплёночных устройств, но и для зрелого кристаллического кремния.
Наконец, стоит отметить стратегический контекст. Этот результат опубликован китайской группой, работающей в структуре Академии наук, что подчеркивает приоритеты Пекина в развитии собственных чистых технологий.
Китай уже доминирует в производстве традиционных солнечных панелей, и появление рекордного тандема внутри страны означает, что технологическая цепочка от фундаментальной химии до заводского конвейера может замкнуться быстрее, чем у конкурентов в Европе или США.
В ближайшие годы мы, вероятно, станем свидетелями гонки: лаборатории по всему миру начнут пытаться побить этот рекорд, добавлять новые молекулы в свои тандемы и искать ещё более стабильные перовскитные составы.
Исследователь тестирует устройство высокоэффективного перовскитно-органического тандемного солнечного элемента в лаборатории Института химии Китайской академии наук (ICCAS) в Пекине, столице Китая, 3 июля 2026 года. Источник фото: Синьхуа
Для потребителя это в конечном итоге означает одно: солнечная энергия будет становиться не просто дешевле, а доступнее там, где раньше её не могли использовать вовсе — на одежде, на транспортных средствах и в сложных по форме архитектурных решениях.
Китайский прорыв лишь открывает дверь, но именно за этими лёгкими и гибкими элементами видится будущее распределённой и вездесущей солнечной генерации.
