Одна из серьёзных проблем современных тонкоплёночных солнечных элементов — работа в условиях частичного затенения. Когда часть панели оказывается в тени, на затенённые ячейки подаётся обратное напряжение. Это может быстро повредить материал и заметно снизить эффективность всей системы. Особенно уязвимы перовскитные элементы, которые в остальном считаются одним из самых перспективных направлений солнечной энергетики.
Группа исследователей под руководством Цзямина Хуана (Jiaming Huang) предложила решение на основе тандемных перовскитно-органических солнечных элементов. В новой конструкции перовскитный слой стратегически защищён органическим солнечным элементом (OSC), который подавляет обратное туннелирование тока. Такая архитектура значительно повышает устойчивость к обратному смещению.
Результаты испытаний
Тандемные устройства сохранили 97% начальной эффективности после 2000 часов работы при обратном напряжении –4,5 В. При более жёстком тесте (–20 В в течение 12 часов) элементы удержали 90% эффективности. Даже при экстремальном обратном смещении в –40 В устройства продолжали выдавать более 90% первоначальной мощности. Эти показатели превосходят все существующие тонкоплёночные солнечные технологии.
Устойчивость к затенению подтвердили и на масштабируемых мини-модулях. Это важный шаг, потому что лабораторные ячейки и реальные панели часто ведут себя по-разному.
Почему это важно
В реальных условиях солнечные панели почти никогда не освещаются равномерно. Листья, пыль, облака, соседние здания или даже птичий помёт создают локальные тени. В обычных кремниевых модулях эту проблему решают с помощью байпасных диодов, но для тонкоплёночных и особенно перовскитных технологий надёжных решений до сих пор не хватало.
Новая конструкция позволяет перовскитно-органическим тандемам лучше переносить такие ситуации без быстрого разрушения. Это повышает шансы на практическое применение перовскитных элементов в реальных энергетических системах, где стабильность при частичном затенении критически важна.
Работа показывает, что сочетание перовскита с органическим слоем может не только повышать эффективность, но и решать одну из главных проблем надёжности. Если технологию удастся масштабировать и подтвердить в длительных полевых испытаниях, она может стать заметным шагом к более устойчивым и долговечным тонкоплёночным солнечным панелям.
