Для повышения надёжности тандемных солнечных элементов сингапурские учёные добавили специальную молекулу. Солнечные батареи стали прочнее и надёжнее, а их эффективность возросла до 32,76%. Но это ещё не предел. Целью разработчиков считается 40-процентная эффективность. Такой уровень преобразования улавливаемого солнечного света в энергию позволит быстрее отказаться от ископаемых источников энергии.
Китай продолжает разрабатывать новые технологии и рассматривать более чистые и эффективные источники энергии. На текущий момент ветровая и солнечная энергии в Поднебесной считают самыми перспективными из возобновляемых источников, а во всём азиатском регионе именно солнечной энергии уделяется особое внимание.
Солнечные панели, за которыми стоят фотоэлектрические технологии, не всегда дешёвые в производстве и обслуживании, кроме того, они не отличаются повышенной надёжностью. Однако бросать это направление Китай не собирается. Поэтому китайские инженеры в поисках баланса между эффективностью, стабильностью и стоимостью пришли к решению использовать так называемые тандемные солнечные элементы на основе перовскита и кремния (TSC).
Благодаря своему потенциалу эти панели могут превзойти по характеристикам традиционные кремниевые элементы. Они улавливают гораздо больше солнечного света, а значит от них можно получить больше энергии. Смущает только вопрос надёжности.
А потому инженерам из Гонконгского политехнического университета была поставлена задача повысить эффективность и надёжность тандемных панелей.
Буквально на днях решение было найдено.
Молекула, продлевающая жизнь солнечной панели.
Правда, первыми додумались как повысить эффективность и долговечность, вовсе не китайцы, а учёные из Сингапура. Именно они разработали специальную молекулу, добавление которой в фотоэлектрическую структуру панели сразу повысило эффективность преобразования энергии тандемного солнечного элемента до 32,76%, а активный слой солнечной батареи стал более надёжным.
Если углубляться в научные термины, то в структуру была добавлена молекула вещества под названием 2-меркаптобензотиазол. Это вещество помогает предотвратить кристаллизацию перовскитного слоя фотоэлементов панели.
Помимо повышения эффективности, молекула продлевает жизненный цикл тандемного солнечного элемента. Он начинает дольше работать, не теряя своих замечательных свойств.
В чём смысл тандемных солнечных панелей?
Даже самые лучшие солнечные панели могут улавливать и преобразовывать в энергию лишь около четверти падающего на них солнечного света. То есть их эффективность менее 25%.
Для того чтобы солнечные батареи заменили ископаемое топливо, необходимо улавливать и преобразовывать в энергию гораздо больше солнечного света. Именно здесь могут помочь перовскиты. Их использование в солнечных панелях позволяет повысить эффективность, но перовскиты очень чувствительны к перепадам влажности и температуры. Поэтому главной задачей стало повышение надёжности новой солнечной батареи.
Открытие сингапурцев позволило повысить надёжность, прочность и сохранить эффективность солнечных панелей выше 32%.
Результаты своего открытия сингапурские учёные 16 марта 2026 г. опубликовали в научном издании Nature Energy. Материалы их публикации были использованы для написания этой статьи. Сама публикация в научном издании называется: "Кристаллизация перовскита с помощью добавок на промышленном кремнии TOPCon для тандемных солнечных элементов с улучшенной эффективностью."
Перовскиты.
Перовскиты — это особый класс кристаллических материалов с хорошими энергопоглощающими свойствами, превосходящими тот самый кремний, который используется в большинстве солнечных батарей.
Перовскиты - недорогой материал, а значит и сделанные из него солнечные батареи имеют низкую стоимость.
Главный недостаток перовскитов - они очень чувствительны к резким изменениям влажности, температуры или света.
Чтобы сделать материал менее чувствительным, его решили усилить проверенным в солнечных батареях кремнием. Так появился тандемный солнечный элемент, состоящий из слоя перовскита и слоя кремния, расположенных друг над другом.
Это лишь частично решило проблему. К сожалению, кремниевые пластины быстро нагреваются и передают тепло перовскиту, а тот в свою очередь быстро кристаллизуется. Всё это приводит к разделению химических компонентов тандемного солнечного элемента и сокращает его срок службы.
Поэтому продление срока службы было приоритетной задачей учёных из Национального университета Сингапура. Найденное решение с использованием молекулы 2-меркаптобензотиазола помогло замедлить кристаллизацию перовскитных слоев, то есть повысить надёжность солнечной батареи. Кроме того, возросла эффективность панели с 27% до 32,76%.
Как работает молекула.
Поиск нужного вещества, а точнее той самой молекулы, начался с детального изучения процесса образования перовскитного слоя в процессе производства тандемных солнечных элементов.
Учёные заметили, что тонкие пластины из кремния, которые используют в современных солнечных батареях - тандемных элементах с особыми защитными контактами - легче нагреваются и быстрее отдают тепло. Благодаря этому тепло быстрее передаётся, когда на пластины наносят слои перовскита.
Чтобы лучше контролировать процесс формирования кристаллов перовскита, то есть то, как он "застывает" на пластине, учёные добавили специальное вещество — 2‑меркаптобензотиазол. Оно особым образом взаимодействует с компонентами перовскита и помогает замедлить процесс его кристаллизации.
Добавление молекулы замедлило кристаллизацию, что позволило сформировать кристаллические пленки с меньшим количеством дефектов. В созданных таким методом прототипах тандемных солнечных элементов коэффициент преобразования солнечного света в энергию подскочил до 32,76%. При этом, созданный прототип сохранил 91% своей первоначальной эффективности после 1700 часов непрерывной работы.
Вместо заключения.
Учёные не собираются останавливаться на достигнутом и планируют добиться эффективности в 40%. Это позволит отойти от использования углеводородов, как ископаемых источников энергии, сократить закупки природного газа или вовсе отказаться от него.
Может быть интересно:
Благодарю Вас за прочтение и потраченное время.
Помочь умственному развитию автора можно здесь.
На что собираются деньги написано здесь.
Чтобы не пропустить новые интересные публикации рекомендую Вам подписаться на телеграм-канал, указанный в профиле Дзен-канала.