Китай побил очередной мировой рекорд в энергетике. Специалисты из этой страны разработали гибридную солнечную панель на основе перовскита и кремния с показателем эффективности 29,2 %. Помимо улучшенной производительности, технология с использованием перовскита обещает сократить расходы на производство.
Ирина Медведева
Последнее достижение Китая также является важной вехой в глобальной гонке за солнечными инновациями. Иллюстративное изображение. Источник: superadsmaker/Los Muertos Crew
Как сообщает Interesting Engineering, китайский изготовитель солнечных модулей Trina Solar представил коммерчески масштабируемую гибридную перовскитно-кремниевую панель, которая установила новый глобальный рекорд по коэффициенту полезного действия и вырабатываемой мощности.
Обновленный блок демонстрирует коэффициент преобразования 29,2 % и мощность 907 ватт, что ставит его в ряд наиболее продуктивных солнечных панелей, когда-либо выпускавшихся для широкого рынка. Это событие подчеркивает стремительное развитие фотоэлектрических решений на основе перовскита, которые многие специалисты называют следующим крупным шагом в солнечной энергетике.
Рекордный модуль с продвинутой гибридной структурой
В стандартных солнечных батареях для переработки солнечного света в энергию применяются преимущественно кремниевые ячейки. Хотя кремниевая технология совершенствовалась десятилетиями, она подходит к границе своих практических возможностей.
Перовскитные материалы выступают в качестве перспективной замены, так как они способны более действенно улавливать разные участки солнечного спектра. Соединяя перовскитный пласт с кремниевым элементом в гибридной схеме, изготовители могут получать больше света и генерировать заметно больший объем электричества с той же площади модуля.
В рекордной по мощности панели реализована усовершенствованная конструкция, совмещающая верхнюю ячейку из перовскита и нижнюю из кремния.
Такое устройство дает более высокий КПД по сравнению с классическими панелями, использующими только кремний.
Независимые испытания подтвердили эффективность этого модуля, показав, что технология перешла из лабораторных проектов в стадию, близкую к крупномасштабному внедрению. Установленный Trina Solar рекорд знаменует собой не просто локальный успех одной компании, а системный сдвиг в мировой энергетической парадигме.
Технология, сочетающая перовскит и кремний, позволяет преодолеть физический предел эффективности, который был недоступен для традиционных кремниевых фотоэлементов.
Если ранее максимальная эффективность серийных кремниевых панелей колебалась в районе 22–24 %, то гибридная конфигурация поднимает планку до 29 % и выше.
Это означает, что при сохранении площади модуля выработка электроэнергии возрастает примерно на четверть, что критически важно для регионов с ограниченными земельными ресурсами или для установки на крышах зданий в густонаселенных городах. Именно такие решения позволяют ускорить окупаемость инвестиций в солнечные станции и снизить стоимость киловатт-часа до уровня, сопоставимого с ископаемым топливом.
Важная веха в мировом соревновании за инновации в солнечной энергетике
Китайская промышленность уже демонстрирует готовность к масштабированию. Trina Solar, обладая мощностями для массового выпуска фотоэлектрических модулей, может в ближайшие годы запустить крупносерийное производство гибридных панелей при условии решения технологических проблем стабильности.
Подобные заявления подтверждаются инвестициями в линии сборки, которые адаптированы к нанесению перовскитных слоев поверх кремниевых подложек. Если темпы внедрения сохранятся, то уже через два-три года гибридные модули могут занять существенную долю на рынке коммерческих станций, особенно в проектах, где высокая эффективность важнее начальной стоимости установки.
Последнее достижение Китая представляет собой существенный шаг в глобальной борьбе за лидерство в области солнечных технологий. Этот прорыв позволяет стране вновь занять ведущие позиции по эффективности использования солнечной энергии после острой конкуренции с производителями из других стран.
Данное событие дополнительно укрепляет роль Китая как крупнейшего мирового изготовителя солнечного оборудования и главного двигателя развития возобновляемых источников.
Помимо повышенной результативности, перовскитная технология способна уменьшить производственные издержки. Эти материалы могут выпускаться с помощью более простых методик, а их изготовление требует меньше энергии по сравнению с созданием стандартных кремниевых ячеек.
Если удастся наладить масштабный выпуск, эта инновация приведет к удешевлению солнечной энергии при одновременном росте ее выработки.
Однако на пути к внедрению в широкое производство остается множество преград
Однако массовому распространению препятствует упомянутая проблема стабильности. Перовскитные ячейки до сих пор деградируют значительно быстрее кремниевых под воздействием влаги, перепадов температуры и ультрафиолета.
Если кремниевые блоки способны эффективно функционировать десятки лет, то перовскитные материалы более восприимчивы к погодным условиям, таким как температура, влажность и ультрафиолетовое излучение. Поэтому исследователи и компании сосредоточили усилия на улучшении стабильности и обеспечении того, чтобы модули нового поколения могли выдерживать реальную эксплуатацию длительное время.
Для коммерческого успеха необходимо обеспечить гарантированный срок службы не менее 25–30 лет, который является стандартом для современных солнечных панелей. Пока лабораторные образцы демонстрируют долговечность от нескольких месяцев до 3–5 лет в ускоренных тестах.
Trina Solar, вероятнее всего, применила в своей рекордной панели дополнительное герметизирующее покрытие и улучшенную систему кристаллизации перовскита, но подтверждение этих решений в реальных климатических условиях займет время.
Несмотря на эти сложности, последний рекорд КПД демонстрирует, как быстро прогрессирует данная область, прорыв из лаборатории в коммерчески масштабируемый прототип уже произошел.
По мнению экспертов рынка, гибридные солнечные элементы, объединяющие кремний и перовскитные материалы, могут стать центральным элементом будущих систем возобновляемой энергетики, помогая странам добывать больше электроэнергии на ограниченной территории и ускоряя переход к чистой энергии.
Следующий шаг — отработка логистики и управления качеством при выпуске тысяч квадратных метров гибридных фотоэлементов в год.
Не просто рекорд, а вектор развития солнечной энергетики
Если Trina Solar удастся сохранить заявленную эффективность на уровне 29 % при серийном производстве, это станет началом новой эры для всей солнечной индустрии: конкуренция сместится от борьбы за дешевизну кремния к борьбе за эффективность захвата света на единицу площади.
В таком сценарии именно Китай, имеющий доступ и к сырью для кремния, и к производству перовскитных соединений, может стать главным бенефициаром технологического перехода.
Солнечная батарея Trina — это не просто обычная панель. Рекорд был установлен благодаря гибридной конфигурации «перовскит на кремнии», где два различных фотоэлектрических материала накладываются друг на друга, чтобы захватывать более широкий диапазон света.
Перовскитный слой поглощает волны с высокой энергией, а кремниевый улавливает излучение, которое в ином случае прошло бы сквозь, что позволяет батарее трансформировать больше солнечной энергии в электричество, пишет Oil Price.
В итоге гибридная панель Trina Solar — это не просто очередной рекорд, а сигнал для всех участников рынка возобновляемой энергетики. Технология, еще несколько лет назад считавшаяся экспериментальной, выходит на стадию реального внедрения.
И хотя до полного замещения классических панелей еще далеко, вектор развития определен: солнечная энергетика будет становиться не только дешевле, но и значительно производительнее.
Если ведущие производители объединят усилия для решения проблемы долговечности перовскита, уже к началу 2030-х годов гибридные модули могут стать стандартом для новых крупных электростанций, обеспечив рекордный прирост генерации «чистой» электроэнергии во всем мире.
Перовскиты в последнее время становятся наиболее перспективными материалами в энергетике. Недавно мы сообщали, что в Китае при расщеплении воды с использованием перовскитного катализатора водород получили с меньшими затратами, чем при использовании «зеленого» водорода (полученного из воды путем электролиза) или «голубого» водорода (полученного из метана с улавливанием и хранением углерода).
А в России ученые продлили срок службы перовскитных солнечных батарей до 99% эффективности.