Опрос
|
реклама
Быстрый переход
Китайцы вплотную подобрались к теоретическому пределу кремниевых солнечных панелей
25.09.2026 [13:30],
Геннадий Детинич
Китайская компания LONGi установила новый мировой рекорд эффективности для классического однопереходного кремниевого солнечного элемента, достигнув показателя преобразования солнечного света в электричество 28,29 %. Результат был подтверждён независимыми испытаниями немецкого Института исследований солнечной энергии в Хамельне (ISFH) и стал как никогда ближе к теоретическому пределу для этого типа ячеек. 
Источник изображения: LONGi Рекордная ячейка выполнена по архитектуре HIBC (Hybrid Interdigitated Back Contact) — гибридной конструкции с тонкоплёночными контактными дорожками с тыльной стороны панелей (в англоязычной литературе такие контакты называют «пальцами»). В отличие от классических солнечных элементов, где металлические электроды частично закрывают лицевую поверхность и уменьшают площадь поглощения света, HIBC переносит оба типа электрических контактов на обратную сторону пластины. Это позволяет увеличить активную освещённую область и одновременно снизить потери на рекомбинацию носителей заряда. Основой элемента стала высокоомная кремниевая пластина формата M10 (182 × 182 мм) с технологиями пассивации краёв и оптимизированными n-переходами. Для улучшения переноса заряда LONGi использовала слой оксида индия-олова (ITO), а многослойные покрытия из оксида алюминия (AlOx) и нитрида кремния (SiNx) снизили поверхностную рекомбинацию. Дополнительно инженеры уменьшили концентрацию фосфора в поликристаллическом кремниевом слое n-типа, чтобы ограничить диффузию примесей внутрь кремния, а специальные глубокие канавки для металлических контактов помогли предотвратить утечки между областями n- и p-типа. Для снижения сопротивления контактов без ухудшения пассивирующих свойств (они предотвращают химическую и физическую активность на поверхности материалов) исследователи применили лазерную обработку: аморфный кремниевый слой частично кристаллизовали импульсным зелёным наносекундным лазером. LONGi заявляет, что технология HIBC может быть адаптирована для промышленного производства гетеропереходных солнечных элементов, однако дальнейшее повышение эффективности потребует уменьшения омических потерь, особенно в области p-перехода. По оценке компании, современные кремниевые элементы уже достигли примерно 96,2 % от своего теоретического предела эффективности, поэтому дальнейший прогресс будет связан с крайне точной оптимизацией материалов и структуры устройств. Ранее в этом году компания также установила новые рекорды в области КПД однопереходных кремниевых фотопанелей, последовательно улучшив его с отметки 28,04 %, 28,13 % и, наконец, подняв до 28,29 %. Также LONGi приближается к теоретическому пределу КПД в сфере тандемных солнечных ячеек из кремния и перовскита, добившись их эффективности на уровне 34,6 %, но это уже другая история. Японцы придумали солнечную панель с запредельным КПД — с квантовой эффективностью 130 %
14.04.2026 [20:05],
Геннадий Детинич
Даже в научно-фантастических произведениях КПД источников энергии не может быть больше 100 % — это физика нашей Вселенной. Потери есть всегда. Задача учёных снизить объём потерь, что тем сложнее, чем ближе к его теоретическому пределу. Для классического солнечного элемента на p-n-переходе предел — это 33 % КПД. Но физика солнечного света сложнее. И учёные из Японии нашли возможность далеко выйти за пределы этой теории. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews Идею проработали исследователи из Университета Кюсю (Kyushu University) в сотрудничестве с Университетом Йоханнеса Гутенберга (Johannes Gutenberg University) из Германии. В классическом фотоэлементе один поглощённый фотон создаёт в полупроводнике один экситон (электрон и дырку). Фотон — это один квант света (минимально возможная единица энергии электромагнитного излучения данной длины волны). Он не может создать больше одного электрона. Эта энергия поглощается электроном и переводит его в возбуждённое состояние, отправляя путешествовать по материалу в виде электрического тока. При этом электроны реагируют только на свет (фотоны) определённой длины волны. Они не поглощают кванты энергии в нижнем и верхнем диапазоне излучения. Таких материалов просто нет в природе или учёные не научились их создавать. В то же время такие «запредельные» фотоны попадают на солнечную панель, но не создают в ней поток электронов, а только рассеиваются в виде тепла. Это тот резерв, который смогли привлечь к выработке электричества учёные. Конкретно — они смогли с пользой использовать высокоэнергетические фотоны из синей части спектра. Механизм работы технологии основан на двух ключевых процессах. Высокоэнергетические (синие) фотоны в материале подвергаются синглетному расщеплению: один экситон делится на два с более низкой энергией и уже каждый из этих двух экситонов захватывается встроенным в фотоэлемент «молибденовым комплексом» в комбинации с определённым материалом. Тем самым вместо одного электрона «синий» фотон фактически возбуждает в материале два электрона для генерации тока. Попутно комбинация материалов подавляет так называемый Фёрстеровский перенос энергии, который в обычных условиях блокировал бы возбуждение определённого количества электронов и понижал бы КПД. Эксперименты показали впечатляющие результаты, а именно квантовый выход около 130 % (1,3 экситона на фотон). По оценкам исследователей, такая технология способна поднять теоретическую эффективность однопереходных солнечных элементов до 35–45 %, что существенно превышает предел Шокли–Квейссера (33 %) для традиционных кремниевых панелей и реальные показатели коммерческих модулей (20–25 %). Достижение носит пока характер доказательства концепции и реализован в растворе молекул, однако он закладывает основу для прорыва в производстве солнечной энергии. В Китае создали самую эффективную солнечную ячейку из перовскита и кремния — её КПД на грани теоретического предела
12.07.2025 [10:09],
Геннадий Детинич
Китайская компания Longi, известная своим развитым производством коммерческих солнечных панелей, сообщила о достижении самой высокой эффективности тандемной солнечной ячейки, созданной на основе кремния и перовскита. КПД новой разработки составил 34,85 %, что превзошло предыдущий рекорд в 34,6 %, установленный той же компанией в сентябре 2024 года. Новое достижение вплотную приблизилось к теоретическому пределу ячеек такого типа, который составляет 35 %. 
Источник изображения: Longi Чем ближе эффективность солнечной ячейки к теоретическому пределу, тем труднее добиться дальнейшего прогресса. Большинство научных источников считает, что для однопереходной тандемной ячейки из кремния и перовскита, где каждый из материалов обладает чувствительностью к своему собственному спектру и почти не перекрывается с другим, теоретический предел КПД равен 35 %. Китайская Longi продемонстрировала ячейку с КПД практически на уровне 34,9 %. Именно такое значение указано в своеобразной «Книге рекордов», которую ведёт американская лаборатория NREL. Для достижения нового рекорда исследователи провели столь глубокую настройку материалов, о которой ещё недавно и не задумывались. Они создали асимметричную молекулу переходного слоя с дырочной проводимостью, которая своей утолщённой стороной заполняет неровности на поверхности кремниевого слоя, далёкого от идеала. При этом верхний край молекулы идеально выравнивается при контакте с перовскитом. Это улучшает проводимость дырок и защищает их от рекомбинации с электронами, что позволяет избежать паразитного излучения. 
Источник изображения: NREL Новый материал для переходного слоя получил название HTL201 (hole transport layer). Дополнительно он предотвращает образование оксидных плёнок на поверхности перовскита и кремния. При тестировании в стандартных условиях освещённости тандемный солнечный элемент Longi площадью 1 см² показал эффективность 34,85 %, напряжение холостого хода — 2,001 В, плотность тока короткого замыкания — 20,64 мА/см², а коэффициент заполнения составил 83,79 %. В Longi считают это выдающимся результатом и надеются со временем реализовать данную технологию в коммерческих солнечных панелях. |
© 1997—2026 3DNews
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
