Солнечные батареи нового поколения: прорыв к 40% эффективности

Развитие солнечных элементов третьего поколения набирает обороты. Инженерная исследовательская группа из Гонконгского политехнического университета (PolyU) добилась значительного прогресса в области перовскитно-кремниевых тандемных солнечных элементов (TSC). Основное внимание уделяется решению проблем, связанных с повышением эффективности, стабильности и масштабируемости этих устройств.

Команда провела комплексный анализ производительности TSC и представила стратегические рекомендации, направленные на увеличение коэффициента преобразования энергии этого нового типа солнечных элементов с текущего максимума около 34% до приблизительно 40%. Профессора Ли Ганг и Ян Гуан из Департамента электротехники и электроники PolyU возглавили это исследование, проанализировав вызовы и перспективы перовскитно-кремниевых TSC.

Исследователи акцентируют внимание на необходимости преодоления проблем стабильности и производства. Хотя лабораторные образцы демонстрируют впечатляющий рост эффективности, требуются дополнительные усилия для повышения их надежности. Важно минимизировать потери эффективности при переходе от малоразмерных устройств к крупномасштабным модулям, а также обеспечить соответствие материалов и методов производства промышленным стандартам.

Ключевые технические трудности включают внусеннюю нестабильность перовскитных материалов под воздействием влаги, кислорода, ультрафиолетового излучения и температурных колебаний. Кроме того, для масштабирования тандемных устройств до коммерческих размеров необходимо решить проблемы, связанные с однородностью, контролем дефектов и крупномасштабным производством. На данный момент отсутствуют сертифицированные данные о долгосрочной надежности перовскитно-кремниевых TSC, что подчеркивает важность проведения строгих ускоренных испытаний на стабильность согласно международным стандартам.

Также существуют экологические и нормативные опасения, связанные с использованием редкоземельных элементов и свинца в большинстве конструкций ячеек. Исследование призывает к разработке устойчивых альтернатив и эффективных стратегий утилизации или улавливания свинца для обеспечения жизнеспособной коммерциализации.

Команда PolyU активно продвигает сотрудничество между промышленностью, академией и исследовательскими учреждениями. Интеграция материаловедения, проектирования устройств и экономического моделирования позволит ускорить разработку этой перспективной фотоэлектрической технологии. Исследователи надеются, что их работа будет способствовать переходу технологии от лабораторных исследований к коммерческому производству, что согласуется с национальными планами по достижению углеродной нейтральности. Обеспечивая стабильное снабжение возобновляемой энергией высокой эффективности, проект призван предоставить зеленую и надежную энергетическую поддержку для энергоемких отраслей, таких как искусственный интеллект, способствуя низкоуглеродной трансформации энергетической структуры.