Сегодня 21 июля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → перовскит

В Нидерландах создали первую в мире «солнечную» черепицу с гибкой плёнкой из перовскита и эффективностью 12,4 %

В Нидерландах разработана первая в мире солнечная черепица с использованием тонких плёнок перовскита. У нового элемента сравнительно невысокая эффективность, зато благодаря ему черепичная крыша будет выглядеть как обычная крыша, а не как набор установленных под углом солнечных панелей. «Солнечная» черепица готова к массовому производству и вполне может стать неотъемлемым элементом городской архитектуры, сочетая выработку электричества и эстетику зданий.

 Источник изображения: TNO

Источник изображения: TNO

Размещение солнечных панелей на крышах возможно далеко не везде, поскольку особенно старые здания не рассчитаны на такую дополнительную нагрузку. Установка солнечных панелей на земле требует свободных пространств, что тоже является проблемой, особенно в густонаселённой Европе. Солнечные элементы в виде обычной черепицы с аналогичным способом монтажа решают эти проблемы, позволяя получать возобновляемую энергию в городских условиях, не внося хаос в архитектуру и в уже сложившуюся застройку.

Разработка модуля в составе композитной черепицы осуществлена исследователями нидерландской организации TNO (Netherlands Organisation for Applied Scientific Research) в сотрудничестве с компанией ASAT B.V. Технически черепица работает на гибких солнечных элементах из перовскита, нанесённых на фольгу, которая затем крепится к изогнутой композитной основе. Материалы и процессы адаптированы для крупномасштабного производства рулонным методом, что является наиболее экономически выгодным способом.

Эффективность отдельных модулей достигает 13,8 %, а после монтажа на изогнутой черепице сохраняется на уровне 12,4 %. Изгиб поверхности оказывает лишь незначительное влияние на производительность. Разработка прошла путь от лабораторных тестовых ячеек до гибких модулей размером 10 × 10 см и, наконец, до готовой функциональной солнечной кровельной черепицы.

По сравнению с традиционными кремниевыми солнечными панелями новая черепица обладает ключевыми преимуществами: она полностью интегрируется в кровлю, сохраняя внешний вид здания и не требуя дополнительного пространства на земле. Это снижает нагрузку на инфраструктуру, не влияет на ландшафт и упрощает монтаж, а также открывает возможности для массового применения в жилом и коммерческом строительстве. Экологический эффект заключается в увеличении производства «зелёной» энергии непосредственно в городской застройке, а готовность технологии к промышленному масштабированию делает её экономически перспективной.

В настоящее время прототип успешно протестирован, а измерения подтвердили заявленную эффективность. Для коммерциализации TNO 11 марта учредила дочернюю компанию Perovion Technologies. В будущем планируется повысить срок службы, надёжность и масштабируемость технологии. Как подчеркнули разработчики, такая солнечная черепица — следующий этап энергетического перехода, который сделает солнечную энергию более доступной, дешёвой и массовой, заложив основу для энергетической безопасности в Европе.

Sharp выйдет на рынок перовскитных солнечных панелей в 2027 году, чтобы изгнать из Японии китайский «солнечный кремний»

Ветеран рынка солнечной энергетики — японская компания Sharp — объявила о планах начать производство солнечных панелей на основе перовскита в 2027 году. Производство будет организовано на технологиях, которые Sharp использует для выпуска OLED. Это сделает выпуск солнечных ячеек дешевле и поможет вытеснить из Японии массовые китайские солнечные панели из кремния.

 Источник изображения: Sharp

Источник изображения: Sharp

В производстве традиционных солнечных панелей на основе кремния лидируют китайские производители. Поэтому в Японии всё чаще звучат призывы к более широкому использованию перовскитных солнечных элементов местного производства, что диктуется соображениями экономической безопасности. Правительство Японии, в свою очередь, усиливает поддержку отечественного производства субсидиями производителям и другими мерами. В стране уже есть зрелые технологии получения перовскита из йода, источники которого в Японии достаточно обильные.

Уточним, Sharp будет выпускать тандемные солнечные элементы, состоящие из двух светочувствительных слоёв — из кремния и перовскита. Такой подход позволяет преобразовывать в электричество более широкий спектр падающего света, повышая суммарный КПД ячейки. И хотя составная ячейка не получит той гибкости, которая свойственна перовскитным панелям, её вес не превысит вес стандартных кремниевых солнечных панелей, что позволит сохранить всю прежнюю фурнитуру с одновременным увеличением эффективности.

Что особенно важно, для формирования кристаллической структуры перовскита на плёнке-подложке Sharp будет использовать процесс вакуумного напыления, который также используется при производстве OLED-дисплеев. Этот метод необычен, поскольку большинство предлагаемых способов формирования перовскита предполагают нанесение жидких материалов. В процессе парового осаждения материалы нагреваются и испаряются в вакуумной камере, после чего полученный пар осаждается на плёнку, образуя тонкий слой.

Поскольку для осаждения материалов из газовой фазы не требуются растворители, это снижает затраты на материалы по сравнению с методами нанесения покрытий растворами. Эта технология обещает на 10% сократить расходы на производство перовскитных ячеек, что сделает их коммерчески привлекательными. Экспериментальное производство ячеек компания Sharp запустит в 2026 году, чтобы в начале 2027 года можно было начать серийное коммерческое производство передовых солнечных панелей.

В экспериментальных панелях Sharp эффективность преобразования составила не менее 10 % для кремниевого слоя (инфракрасный диапазон) и не менее 20 % для слоя перовскита (видимый свет). Комбинируя их, Sharp стремится достичь эффективности близкой к 30 %, что примерно на 50 % выше, чем у обычных кремниевых элементов.

Учёные разработали техпроцесс для массового производства перовскитных солнечных панелей на Луне

Германия лидирует в Европе по выработке электроэнергии за счёт солнечного света. Теперь этот опыт может быть поднят буквально на космическую высоту. Немецкие учёные разработали техпроцесс производства перовскитных солнечных панелей из лунного реголита и предлагают изготавливать солнечные элементы непосредственно на спутнике. По их мнению, это будет дешевле и эффективнее для всех.

 Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Исследование провели учёные факультета физики и астрономии Потсдамского университета (University of Potsdam Institute of Physics and Astronomy). Работа опубликована в журнале Device. Вместо дорогостоящей доставки на Луну готовых солнечных панелей 99 % их массы можно получить из местных ресурсов. Локальное производство обеспечит рекордный уровень удельной мощности элементов — свыше 22–50 Вт/г, что в 20–100 раз превышает показатели традиционных космических солнечных батарей.

Как отмечают исследователи, добиться таких высоких показателей удельной мощности можно без ущерба для надёжности, механической стабильности и радиационной защиты панелей. «Используя анортозит в качестве имитатора реголита с высокой стеклообразующей способностью, мы получаем прозрачные лунные стёкла, которые позволяют осаждать высококачественные перовскиты», — заявили учёные.

Исследовательская группа протестировала три конфигурации устройств на основе непрозрачных медных (Cu) электродов в различных сочетаниях с подложками, а также прозрачных ультратонких металлических и оксидно-цинковых (IZO) электродов.

«В конфигурациях с подложками эффективность достигала 9,4 % (при сверхтонком металлическом контакте) и 12,1 % (при IZO) с использованием лунного стекла в неоптимизированных условиях нанесения контактных слоёв. Эти показатели сопоставимы с эффективностью, достигаемой на обычных стеклянных подложках, — подчеркнули учёные. — Дальнейшая оптимизация прозрачных контактных слоёв для снижения последовательного сопротивления устройств может повысить эффективность до 17,5 %».

Работа показала, что лунное стекло обладает высокой устойчивостью к облучению высокоэнергетическими протонами. В сочетании с радиационной стойкостью перовскитов это позволит создавать надёжные и устойчивые к радиации устройства, что проложит путь к экологически безопасным решениям в области лунной энергетики.

Учёные считают, что перовскитные солнечные батареи, изготовленные на Луне по их технологии, могут достичь эффективности более 23 %. «Сочетая высокую радиационную устойчивость, максимальную мощность на единицу массы и простоту производства, наши перовскитные солнечные батареи на основе лунного реголита станут наиболее перспективным способом энергоснабжения будущих лунных поселений», — заключили исследователи.

Солнечную плёнку научились печатать в рулонах как обои

Британская компания Power Roll совместно с учёными Университета Шеффилда сообщила о прогрессе в рулонном производстве солнечной плёнки из перовскита. Улучшенный процесс обещает снижение стоимости тонкоплёночных солнечных панелей и более высокий КПД выработки электричества. Такие панели в виде плёнки можно будет наклеить куда угодно, превратив любую свободную поверхность в генератор энергии.

 Источник изображений: Power Roll

Источник изображений: Power Roll

Компания Power Roll работает над технологией рулонного производства солнечных плёнок из перовскита с 2012 года. Задача компании — создать техпроцесс максимально недорогого и быстрого выпуска больших объёмов солнечных панелей. Рулонный способ проката подходит для этого идеально. В Power Roll уверены, что в скором будущем они смогут производить объём тонкоплёночной продукции достаточный для выработки 1 ГВт солнечной энергии.

Сотрудничество с учёными Университета Шеффилда помогло ещё немного приблизить эту мечту. Совместная работа привела к пересмотру конструкции ячеек. Все токопроводящие контакты были перенесены на обратную сторону плёнки, чтобы они не заслоняли свет перовскитным ячейкам. Это традиционный подход при производстве солнечных панелей — с контактами на обратной стороне. Используя этот опыт, Power Roll повысила КПД панелей на 12,8 %, а также избавилась от индия в составе токпроводящих контактов, что сделает производство дешевле.

Интересен способ изготовления тонких панелей Power Roll. В процессе обработки на них происходит своего рода тиснение, которое делает в материале множество параллельных микроканавок. На одном квадратном метре находится 500 000 микроканальных структур, покрытых проводящими материалами и фотоактивными чернилами из перовскита. Слои защитной плёнки позволяют печатным рулонам оставаться стабильными и повышают их долговечность.

Можно предположить, что микроканальная структура позволяет лучше собирать непрямой свет, а также делает материал устойчивым к деформациям. Разработка выглядит интересной, но пока команда не готова говорить о переходе к массовому производству. Образцы всё ещё тестируются с применением рентгеновских сканеров, что даёт возможность отладить техпроцесс равномерного нанесения слоёв и избежать дефектов в случае массового производства.

Российские физики синтезировали полупроводник с необычной кристаллической решёткой

Стало известно о публикации в журнале Сhemistry of Materials работы физиков из СПбГУ в которой они сообщили о синтезе перспективного полупроводника для оптических и квантовых приложений. Соединение получено из немагнитного и неметаллического материала, но продемонстрировало свойства перовскитного полупроводника, что может найти применение в будущих солнечных панелях, лазерах и даже вычислениях.

 Источник изображения: Сhemistry of Materials 2024

Источник изображения: Сhemistry of Materials 2024

Исследование проводилось в лаборатории кристаллофотоники СПбГУ (Санкт-Петербургского государственного университета) совместно с учёными из Университета Крита под руководством профессора Джорджа Копидакиса. Синтезировал соединение старший научный сотрудник лаборатории кристаллофотоники СПбГУ Никита Иванович Селиванов. По сути это так называемый галогенидный перовскит — это полупроводник, отличающийся эффективным взаимодействием со светом, а также простым и доступным синтезом.

Материал с химической формулой (3-CF3pyH)2(3-CF3py)Pb3I8 удивил учёных тем, что его кристаллическая решётка оказалась в виде узора, носящего среди физиков название «кагомэ» за свою необычную структуру в виде соединённых лучами шестиугольных сот. Именно по этой причине материал легче взаимодействует с фотонами и проявляет другие интересные оптические свойства. Например, он способен светиться в широком диапазоне волн при охлаждении жидким азотом до -196 °С.

Что с этим делать учёные пока точно не знают, но надеются найти материалу достойное применение. Необычная кристаллическая решётка открывает путь к проявлению топологических и квантово-механических явлений, что сегодня является предметом пристального интереса. Где-то должен произойти прорыв, и не исключено, что физики из СПбГУ и их коллеги с Крита подготовили для него почву своим открытием.

«Надеемся, что будущие эксперименты с внешним воздействием позволят подтвердить нашу гипотезу о том, что (3-CF3pyH)2(3-CF3py)Pb3I8 является перспективным квантовым материалом», — сказал Консантинос Стомпос.

В Австралии запустили опытное производство гибких солнечных панелей из перовскита, но КПД разочаровал

В Австралии, спустя 15 лет после начала разработки технологии производства гибких солнечных панелей из перовскита, стартовало их опытное производство. Предприятие стоимостью $4,4 млн начало работать в пригороде Мельбурна — Клейтоне. Солнечные элементы на заводе производятся в непрерывном цикле методом печати в виде рулонов. Технология близка к коммерческому уровню, но до выхода на рынок может пройти ещё не менее 5–10 лет.

 Источник изображений: CSIRO

Источник изображений: CSIRO

Гибкие солнечные панели печатаются в виде 4–5-слойной структуры в непрерывном цикле, включая ламинирование. На выходе получается готовый к использованию продукт. В сутки производство способно выдавать 14 тыс. солнечных элементов. Однако это всё ещё лаборатория, управляемая исследователями CSIRO — Австралийского научно-исследовательского агентства.

Для коммерциализации технологии будут важны масштаб производства, эффективность панелей и длительность их жизненного цикла, с чем у перовскитов есть проблемы. Что касается эффективности, в марте 2024 года представители CSIRO сообщили,

что КПД гибких перовскитных фотопанелей в сборе (для панелей большой площади) составляет 11 %, а для индивидуальных ячеек — 15,5 %. С таким КПД на рынок не выйти, разве что для панелей, предназначенных для особенных условий эксплуатации.

Австралийские учёные считают, что даже низкий КПД лучше, чем его полное отсутствие. Гибкие солнечные панели могут использоваться для энергетического обеспечения электромобилей, домов на колёсах, строений, носимой электроники и там, где нет возможности устанавливать классические кремниевые солнечные панели. Гибкие перовскитные элементы не призваны заменить кремниевые панели, а лишь гармонично дополняют их.

Вся производимая заводом гибкая фотовольтаика будет передаваться исследователям и разработчикам для оценки её возможностей и проектирования перспективных изделий с её использованием. Это пока не коммерциализация технологии, но шаг к приближению этого момента.

Первые космические испытания перовскитных тандемных солнечных элементов показали их устойчивость к радиации

Европейский орбитальный эксперимент OOV-Cube на высоте 933 км показал высокую устойчивость тонкоплёночных тандемных перовскитных солнечных элементов к радиации. В этом плане они оказались не хуже традиционных кремниевых элементов и при этом сулят повышение эффективности космических солнечных установок с 22–25 % до 35 % и даже до 45 %. Более того, тандемные перовскитные элементы доказали возможность самовосстановления, что само по себе дорогого стоит.

 Источник изображений: ESA

Источник изображений: ESA

Миссия OOV-Cube (On-Orbit Verification Cube, проверочный орбитальный куб) проводится с участием Европейского космического агентства, которое обеспечило запуск небольшого спутника на орбиту в июле 2024 года. Производством спутника занималась компания Rapid Cubes GmbH. На себе он несёт несколько экспериментальных фотоэлектрических панелей двух типов, и все они с перовскитными плёнками: одни элементы состоят из слоёв перовскита и кремния, а другие — из перовскита и CIGS (селенида меди индия галлия). Сами элементы созданы группой учёных из Потсдамского университета, исследовательского центра Helmholtz-Zentrum Berlin и Технического университета Берлина.

Тандемные солнечные элементы позволяют собрать больше света в расширенном диапазоне чувствительности. В обоих случаях перовскит поглощает фотоны сине-зелёного спектра, а кремний и CIGS — красного и инфракрасного, чем достигается более высокий уровень КПД тандемных ячеек. Хотя вопросы относительно долговечности перовскита остаются, испытания на орбите показали, что перовскитно-кремниевые тандемные панели деградируют так же, как традиционные кремниевые модули, что снимает некоторые из опасений относительно того, что они могут портиться быстрее.

Высота орбиты OOV-Cube выбрана такой, что спутник летает в ближайшем к Земле поясе Ван Аллена, где наиболее высока радиация. Это сделано специально, чтобы испытать способность перовскитных элементов восстанавливать повреждения самостоятельно. Первые результаты обнадёживают.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Warner Bros. Games вместо Injustice 3 анонсировала условно-бесплатный мобильный файтинг DCKO, и фанаты не рады 19 мин.
За консультантами в магазинах Apple проследит ИИ 22 мин.
OpenAI разработала ИИ для выполнения длительных задач, и тот вышел из-под контроля 32 мин.
Учёные нашли способ обрушить ИИ ЦОД и энергосеть через обычные вычисления 36 мин.
Обновлённый вариант ИИ-протокола MCP снизит нагрузку на серверы 40 мин.
«Кронус вновь будет наш»: новый трейлер Warhammer 40,000: Dawn of War 4 показал возвращение некронов 2 ч.
РТК-ЦОД запустил облачный мониторинг качества каналов связи для 20 тысяч объектов заказчиков «Ростелекома» 3 ч.
Anthropic выплатит авторам $1,5 млрд за «пиратскую библиотеку» для обучения Claude 4 ч.
Слухи: многострадальный ремейк Star Wars: Knights of the Old Republic скоро выйдет из тени 5 ч.
Activision подтвердила, когда пройдёт открытая «бета» Call of Duty: Modern Warfare 4 — подробности тестирования 5 ч.
Google создаёт ИИ-ускоритель Frozen v2, оптимизированный специально для Gemini 11 мин.
Китайцы в сто раз ускорили производство фотонных чипов методом ионно-лучевой литографии 23 мин.
В России стартовали продажи смартфона Honor X7e с долговечным аккумулятором на 7200 мА·ч — от 17 990 рублей 29 мин.
TSMC поднимет цены на выпуск чипов — на 5–10 % подорожают и передовые, и зрелые техпроцессы 30 мин.
Объёмы производства памяти CXMT выросли почти в 20 раз и приблизились к показателям Micron 30 мин.
ИИ и автопилот смогут раскрыть потенциал электромобилей, считают в Foxconn 34 мин.
Горе от ума: с новыми версиями FSD электромобили Tesla стали чаще нарываться на штрафы 38 мин.
Помогать OpenAI создавать роботов будет выходец из китайского автопроизводителя Xpeng 40 мин.
Samsung тоже захотела делать роботов — новое подразделение возглавил выходец из Hyundai 42 мин.
Chelsio представила 400GbE-решения седьмого поколения для ИИ ЦОД 2 ч.