Солнечная панель нового поколения: КПД свыше 26% и высокая теневыносливость

Перовскитные солнечные панели стали гораздо надежнее

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

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

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

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

Чтобы справиться с этой проблемой, ученые переработали архитектуру активного слоя, уменьшив количество изолированных акцепторных областей. Это позволило значительно 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% начальной эффективности, а после 2000 часов (примерно 83 суток) при -4,5 В — 97%.

Разработчикам удалось повысить не только надежность, но и эффективность преобразования солнечной энергии. Если в предыдущем исследовании, опубликованном в 2025 году, тандемные элементы показывали 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.