КПД более 26% и устойчивость к тени: создана солнечная панель нового поколения

Перовскитные солнечные панели стали гораздо надежнее

Исследователи из Гонконгского политехнического университета (PolyU) разработали новую перовскитно-органическую тандемную солнечную панель, которая практически не теряет эффективность при частичном затенении — одной из главных проблем современных тонкопленочных солнечных панелей.

Даже если часть панели оказывается в тени деревьев, зданий или облаков, новые элементы продолжают работать без серьезной деградации. В ходе испытаний они сохранили более 90% первоначальной эффективности после воздействия обратного напряжения до -40 В — уровня, который для большинства существующих тонкопленочных солнечных элементов приводит к необратимым повреждениям.

Проблема частичного затенения давно остается одной из самых сложных для солнечной энергетики. Когда часть панели перестает получать свет, в затененных ячейках возникает обратное напряжение. Оно не только снижает выработку электроэнергии, но и постепенно разрушает материал, сокращая срок службы всей панели.

Ученые выяснили, что основная причина такой деградации — так называемые глубокие ловушки зарядов, возникающие в органическом активном слое. Эти дефекты задерживают носители заряда, ухудшая эффективность преобразования энергии и ускоряя разрушение структуры.

Чтобы решить проблему, исследователи переработали архитектуру активного слоя, уменьшив количество изолированных акцепторных областей. Это позволило существенно сократить число дефектов и повысить устойчивость солнечных элементов к обратному напряжению. В результате новые органические фотоэлементы выдерживают напряжение свыше -35 В без необратимых повреждений.

Кроме того, модернизированный органический слой защищает перовскитную часть тандемной конструкции, предотвращая обратное туннелирование тока — один из ключевых механизмов разрушения при затенении. Даже после воздействия напряжения -40 В тандемные элементы сохранили более 90% своей первоначальной эффективности.

Испытания также подтвердили высокую долговечность технологии. После 12 часов работы при напряжении -20 В элементы сохранили около 90% исходной эффективности, а после 2000 часов (примерно 83 суток) при -4,5 В — 97%.

Разработчикам удалось улучшить не только надежность, но и эффективность преобразования солнечной энергии. Если в предыдущей работе, опубликованной в 2025 году, тандемные элементы демонстрировали КПД 25,9%, то теперь этот показатель превысил 26%.

По мнению авторов исследования, сочетание высокой эффективности, устойчивости к затенению и долговечности значительно приближает новую технологию к коммерческому использованию — как на крупных солнечных электростанциях, так и в гибких солнечных панелях нового поколения.