Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии и китайская компания-производитель перовскитных солнечных элементов UtmoLight достигли сертифицированной стабилизированной эффективности преобразования мощности 23,5% для перовскитного солнечного подмодуля (то есть модуля небольшого размера, части полноформатного модуля). По данным UNSW, результат превышает предыдущий контрольный показатель на 0,6 процентных пункта.
Устройство имеет размеры 30 × 30 см, общая площадь составляет 900 см². UNSW сообщает, что эффективность, измеренная на площади апертуры (рабочей поверхности) 676 см², является мировым рекордом.
Исследователи отмечают, что площадь типичных лабораторных перовскитных ячеек обычно не превышает 1 см². Рекорды эффективности, установленные на малых и микро-ячейках, впечатляют.
Например, в марте текущего года китайская компания HuaRou PV, занимающаяся разработкой перовскитных солнечных элементов, сообщила, что эффективность преобразования энергии её однопереходного солнечного элемента из перовскита составила 27,98%, и этот результат сертифицирован китайским Национальным центром измерения и испытаний фотоэлектрической промышленности (NPVM). Таким образом, лабораторная эффективность перовскитных солнечных элементов впервые превысила лабораторную же эффективность фотоэлектрических ячеек из кристаллического кремния. Однако испытания перовскитного устройства проводились на устройстве площадью всего 0,051 см².
При изготовлении нового модуля UtmoLight команда отказалась от использования слоя оксида никеля — компонента, традиционно применяемого в перовскитных солнечных элементах для предотвращения коротких замыканий и обеспечения корректной работы прибора.
Однако оксид никеля может вступать в нежелательные реакции с перовскитным материалом, снижая стабильность устройства и усложняя технологический процесс за счет добавления дополнительного этапа производства.
Исследователи применили инновационные материалы и использовали иной подход к изготовлению солнечного элемента, что позволило исключить необходимость в слое оксида никеля.
Перовскит считается весьма перспективным материалом для солнечной энергетики нового поколения благодаря своей способности преобразовывать солнечный свет в электричество с очень высоким КПД, а также потенциально низкой стоимости производства.
Особый интерес представляет сочетание перовскита с традиционными кремниевыми элементами в так называемых тандемных солнечных ячейках: эти материалы поглощают разные участки солнечного спектра и эффективно дополняют друг друга, позволяя преобразовывать в электроэнергию больше солнечного света.
Ожидается, что в будущем перовскит будет все чаще использоваться в качестве дополнительного слоя поверх кремниевых солнечных элементов, что позволит производителям повышать выходную мощность солнечных модулей без пропорционального увеличения их размеров.
Однако перовскит пока не идеален для массового применения в фотовольтаике, поскольку он может деградировать под воздействием влаги, тепла и длительного солнечного излучения; это делает обеспечение долгосрочной стабильности, надежности и возможности масштабного производства серьезными вызовами.
Кроме того, создание крупногабаритных перовскитных модулей требует строгого контроля однородности пленки, процессов кристаллизации, дефектов, границ раздела фаз и электрических соединений на значительно большей площади, из-за чего масштабирование технологии от небольших лабораторных образцов до промышленных изделий может быть затруднено.
В ноябре 2024 года UtmoLight представила 450-ваттный перовскитный солнечный модуль площадью 2,8 м² с эффективностью 16,1%, который на тот момент являлся крупнейшим в мире.
В феврале 2025 года UtmoLight открыла «первый в мире» завод по производству перовскитных солнечных модулей «гигаваттного масштаба».
Теперь партнеры планируют произвести модуль площадью 2,8 м² в течение следующих нескольких месяцев, ориентируясь на эффективность около 18-19%, однако признают, что для широкого внедрения технологии необходима дальнейшая работа по повышению эффективности, воспроизводимости результатов и долгосрочной стабильности.
В июле текущего года UtmoLight завершила 172-дневные полевые испытания своих перовскитных модулей площадью 2,81 м² и мощностью 450 Вт в условиях умеренно-континентального климата. По данным компании, производительность перовскитных компонентов намного превзошла ожидания. Модули работали в различных условиях солнечного излучения и температуры, поддерживая стабильную выработку электроэнергии со средним коэффициентом производительности (performance ratio), приближающимся к 100%, и без значительного ухудшения состояния изделий.