Новое поколение солнечных панелей: КПД выше 26% и высокая устойчивость к затенению

Коллектив ученых из Гонконгского политехнического университета (PolyU) представил инновационную перовскитно-органическую тандемную солнечную панель, которая успешно решает критическую проблему индустрии тонкопленочных фотоэлементов — чувствительность к частичному затенению.

Разработанные элементы демонстрируют поразительную стабильность, сохраняя свыше 90% своей исходной продуктивности даже после экстремальных стресс-тестов с обратным напряжением до -40 В. Для стандартных тонкопленочных аналогов подобные показатели обычно заканчиваются фатальными повреждениями структуры.

Частичное затенение традиционно считается «ахиллесовой пятой» солнечной энергетики. Когда на ячейку перестает падать свет, возникает обратное напряжение, которое провоцирует не только падение генерации, но и деградацию материала, существенно укорачивая срок службы всего модуля.

Исследователи установили, что виновником ускоренного износа являются «глубокие ловушки зарядов» — дефекты в органическом слое, которые захватывают носители заряда, препятствуя эффективному преобразованию энергии и разрушая архитектуру фотоэлемента.

Чтобы нивелировать этот эффект, разработчики оптимизировали структуру активного слоя, минимизировав количество изолированных акцепторных областей. Это решение радикально снизило число дефектов: теперь элементы выдерживают обратное напряжение свыше -35 В без деградации.

Более того, модернизированный органический слой выступает защитным барьером для перовскитного компонента, блокируя обратное туннелирование тока при затенении. В ходе серии тестов тандемные структуры сохранили более 90% КПД даже в жестких условиях эксплуатации.

Высокие показатели надежности подтверждены длительными испытаниями: при напряжении -20 В фотоэлементы удерживали работоспособность на уровне 90% в течение 12 часов, а при напряжении -4,5 В их эффективность составила 97% после 2000 часов (более 80 суток) непрерывной работы.

Важно отметить, что авторам удалось добиться прогресса не только в износостойкости, но и в производительности: КПД новых тандемных элементов превысил 26%, что является улучшением по сравнению с прошлогодними показателями (25,9%).

По оценкам экспертов, сочетание повышенного КПД, исключительной живучести при затенении и долговечности открывает прямой путь к выводу этой технологии на массовый рынок, включая сектор гибких солнечных панелей и масштабные энергетические установки.

Источник: iXBT