Исследования
Эффективность солнечных панелей: рекорд 27,35%
Рекордный показатель эффективности 27,35%
Китайские исследователи из Нанкинского университета продемонстрировали перовскито‑органическую солнечную ячейку‑тандем с подтверждённой сертифицированной эффективностью преобразования энергии (PCE) 27,35 % – самым высоким результатом для этой архитектуры. При непрерывном освещении 1‑sun ячейка сохранила 80 % своей начальной мощности после 744 часов работы, показывая как пик эффективности, так и обещающую стабильность.
Прорыв опубликован в журнале Joule и освещён в изданиях pv‑magazine и Perovskite‑Info. Это новый этап в развитии солнечной энергии, где тандемные фотогальванические ячейки используют две суб‑ячейки для захвата более широкого спектра солнечного света.
Как низкозонный акцептор Zh‑F обеспечил прирост
Ключ к рекорду – недавно синтезированный не‑фуллереновый акцептор (NFA) Zh‑F с оптической зоной пропускания 1,23 эВ. Сочетая Zh‑F с высокоэффективным Y‑серийным акцептором BTP‑eC9 и полимерным донором PM6, команда создала тернарную органическую суб‑ячейку, дающую 19,84 % PCE, открыто‑цепное напряжение 0,853 В и плотность короткого замыкания 29,00 мА см⁻². Эта органическая прослойка улавливает больше фотонов ближнего инфракрасного (NIR) диапазона, уменьшая спектральное перекрытие с перовскитовым верхним слоем и улучшая согласование фототоков.
По словам исследователей, «внедрение Zh‑F одновременно усиливает сбор NIR‑фотонов, транспорт заряда, диссоциацию экситонов и динамику рекомбинации, ограничивая потери напряжения», что делает его весьма подходящим для тандемных устройств (Perovskite‑Info).
Стабильность: 80 % мощности после 744 ч под 1‑sun
Помимо эффективности, важна долговечность для коммерческого применения. Неупакованная тандемная ячейка сохранила 80 % своей начальной мощности после примерно 744 часов (около 31 дня) непрерывного освещения интенсивностью 1‑sun. Хотя тест всё ещё короткосрочный, результат демонстрирует заметное улучшение стабильности по сравнению с многими предыдущими прототипами.
Стабильность достигается благодаря прочному рекомбинационному слою соединения и использованию органического поглотителя с низкими потерями энергии, которые совместно снижают падения напряжения и подавляют типичные пути деградации в перовскит‑тандемах.
Сравнение с предыдущими рекордами тандемов
До этого исследования сертифицированные эффективности перовскито‑органических тандемов колебались от 22,0 % до 26,4 %, а лучший показатель 26,4 % был зафиксирован командой из Сингапура в июне 2025 (pv‑magazine). Ячейка из Нанкинского университета превзошла прежний максимум примерно на один процентный пункт, что является значительным скачком, учитывая, что приближение к пределу Шокли‑Куизера для двух‑соединённых ячеек уже ограничивает дальнейший рост.
Для сравнения, монолитные перовскит‑только тандемные модули недавно достигли 25,22 % сертифицированной эффективности (PMC). Новый показатель 27,35 % доказывает, что правильно спроектированная низкозонная органическая суб‑ячейка способна вывести комбинированную систему за пределы того, что способны достичь только перовскит‑модули.
Что это значит для солнечной энергетики Израиля
Израиль обладает высоким уровнем солнечной радиации (≈1 700 кВт·ч kWp⁻¹ год⁻¹ в центральных регионах) и амбициозными целями в области возобновляемой энергии (30 % к 2030 году). При типичном коэффициенте выработки 1 700 кВт·ч на kWp в год, 10‑кВт система на крыше генерирует около 17 000 кВт·ч в год.
Поскольку новая тандемная технология обеспечивает более высокую эффективность, чем традиционные кремниевые солнечные модули, она может увеличить годовую выработку электроэнергии и сократить простой срок окупаемости по сравнению со стандартными установками. При типичной стоимости ₪3 150 /kWp, инвестиции в 10‑кВт систему составят около ₪31 500, а более высокий выход улучшит экономический расчёт для владельцев домов.
Эти расчёты показывают, что даже небольшие приросты эффективности могут существенно повлиять на экономику домашней солнечной системы в Израиле, поддерживая стремление страны к целям в области солнечной энергетики и уменьшая требуемую площадь крыши для заданного объёма электроэнергии.
Перспективы: масштабирование прорыва
Записанный рекорд – лабораторный прототип, однако химия, лежащая в основе, особенно акцептор Zh‑F, открывает чёткую дорожную карту для масштабирования. В дальнейшем необходимо решить задачи длительной инкапсуляции, однородности больших площадей и экономически выгодного производства. При их решении эффективность более 27 % может стать новой базой для коммерческих тандемных модулей, приближая мировую солнечную индустрию к теоретическим пределам и помогая странам, в том числе Израилю, быстрее достигать климатических целей.
Для расчёта собственной окупаемости солнечной системы попробуйте наш интерактивный калькулятор и изучите актуальные данные на странице данные.
Источники и дополнительная литература
- Chinese scientists achieve record-breaking 27.35% efficiency for perovskite-organic tandem solar cell - pv magazine Global
- New near-infrared acceptor brings perovskite-organic tandem cells to 27.35% efficiency | Perovskite-Info
- Recent Progress on High-Efficiency Perovskite/Organic Tandem Solar Cells - PMC
- Perovskite/organic tandem solar cells: a review - Energy Lab
- High-Efficiency and Low-Energy-Loss Organic Solar Cells Enabled by Tuning Conformations of Dimeric Electron Acceptors | CCS Chemistry
Частые вопросы
Что такое перовскито‑органическая солнечная ячейка‑тандем?
Это двухслойное солнечное устройство, где верхний перовскитовый слой улавливает высокоэнергетический свет, а нижний органический слой собирает ближний инфракрасный спектр, совместно преобразуя больше солнечной энергии, чем одиночный слой.
Как новый акцептор Zh‑F повышает эффективность?
Zh‑F обладает очень низкой зоной пропускания (1,23 эВ), что расширяет поглощение в ближнем инфракрасном диапазоне, уравновешивая токи от перовскитового слоя и снижая потери напряжения.
Сертифицирован ли показатель 27,35 %?
Да, ячейка была сертифицирована с эффективностью 26,88 % PCE, а лабораторные измерения показали 27,35 % при стандартных условиях.
Насколько стабильна новая тандемная ячейка?
Неупакованное устройство сохранило 80 % своей начальной мощности после около 744 часов (≈31 дня) непрерывного освещения 1‑sun.
Что это значит для израильских домовладельцев?
Более высокая эффективность даёт больше кВт·ч на установленный кВт, сокращая срок окупаемости типичной 10‑кВт системы с текущими тарифами.
Можно ли скоро коммерциализировать эту технологию?
Остаются задачи масштабирования – равномерность больших площадей и долговременная инкапсуляция, но химия показывает чёткий путь к массовому производству.
Поделиться статьёй
Ещё в категории Исследования
6
Рекордные 34 % эффективности солнечных панелей
Longi и Университет Сучжоу продемонстрировали перовскит‑кремниевый тандемный солнечный элемент с сертифицированной эффективностью 34,0 % и напряжением 2,014 В, сохранив 84 % производительности после 2 000 часов.
AI предскажет ветровую устойчивость свай
Иранская команда создала AI‑модель, предсказывающую ветровую устойчивость свай солнечных ферм с ошибкой около 7,6 %, используя лишь четыре простых измерения.
Задержка инвертора снижает выработку на 1,9%
Бразильские исследователи обнаружили, что задержка запуска инвертора сокращает годовую выработку крупной солнечной фермы на 1,88 %, при этом более половины потери происходит в первые 90 минут после восхода.
Перовскит‑ячейки 27 %: прорыв в солнечной энергии
Китайские исследователи повысили эффективность перовскит‑ячейки до 27,39 % с новым адитивом, а бифацальные модули сохраняют 99,6 % мощности после 5 000 ч, обещая больше электроэнергии и быстрее окупаемость для израильских домов.
AI‑дрон быстро находит дефекты солнечных панелей
Автономный дрон с тепловой и мультиспектральной камерой, управляемый ИИ‑моделью EfficientNet‑B0, обнаруживает дефекты солнечных панелей с точностью более 90 %, предлагая израильским домовладельцам быстрый способ защитить выработку.
Солнечные панели с 23,5% без стабилизаторов – прорыв
Исследователи создали метод роста перовскитных солнечных ячеек без стабилизаторов, достигнув 23,51 % эффективности и 99 % стабильности после 3000 часов.