„Longi“ dvigubos dalies tandemo perovskito saulės elementų efektyvumas yra 34,85%

2025 m. Balandžio mėn. „Longi“ paskelbė, kad jos savarankiškai išsivysčiusi kristalinį silicio-perovskito dvigubos dalies tandemo saulės elementai buvo sertifikuoti JAV Nacionalinėje atsinaujinančios energijos laboratorijoje (NREL), kurių galios konvertavimo efektyvumas buvo 34,85%, dar kartą nutraukdamas pasaulinį šio technologijos maršruto įrašą. Šis proveržis ne tik žymi fotoelektrinės technologijos patekimą į naują „34%+“ erą, bet ir reiškia, kad kristalinio silicio-perovskito sukrautos ląstelės oficialiai nutrūko dėl vienos jungties ląstelių teorinės efektyvumo ribos (33,7%), padėjo pagrindą kitai kartos aukštai efektyviam fotovoltinei technologijai.

Techninis „Longi“ kelias yra pagrįstas kristalinėmis silicio ląstelėmis ir pasiekia spektrinį papildomumą per perovskito sluoksnių sukravimo dizainą. Tiksliau, už „Perovskite“ sluoksnį (maždaug 1,7 eV juostos juostą) yra atsakingas už matomos šviesos dalies absorbavimą, o kristalinis silicio sluoksnis (1,1 eV) fiksuoja infraraudonųjų spindulių šviesą. Jie abu dirba kartu, kad padidintų saulės energijos konversijos efektyvumą iki 34,85%. Šios struktūros esmė yra sąsajos inžinerijos proveržis. „Longi“ komanda sukūrė dvigubo sluoksnio susipynusią pasyvavimo strategiją. Sinergetiniu ličio fluoro (LIF) ir etilendiamino diiodido (EDAI) molekulių poveikiu, jis veiksmingai slopina neradiacinę rekombinaciją sąsajoje ir optimizuoja nešiklio perdavimo efektyvumą.

Verta paminėti, kad „Longi“ technologijos iteracijos greitis žymiai viršija pramonės lūkesčius: 2023 m. Lapkričio mėn Švaros energijos tyrimų institutas ir Honkongo politechnikos universitetas. Pavyzdžiui, Soochow universiteto „Perovskite“ grotelių streso reguliavimo profesoriaus Li Yaoweno komandos tyrimai suteikia pagrindinę paramą akumuliatorių stabilumui pagerinti; „Huaneng“ švarios energijos tyrimų institutas prisidėjo prie inžinerijos patirties didelės srities komponentų paruošime ir pramoniniame pritaikyme.

Efektyvumo lubų proveržis

Kristalinių silicio-perovskito tandeminių ląstelių teorinė ribinė efektyvumas yra net 43%, tai yra žymiai viršijanti 29,4% pavienių kristalinių silicio ląstelių. „Longi“ 34,85% efektyvumas yra beveik 80% šios teorinės vertės, paliekant daug vietos vėlesniems technologijos atnaujinimams. Jei ateityje subręstų trigubo sankryžos tandemas (pvz., Perovskitas/kristalinis silicio/perovskitas), tikimasi, kad efektyvumas dar labiau padidės iki daugiau nei 40%, visiškai perrašant fotoelektrinės pramonės efektyvumo konkurencijos kraštovaizdį.

Žlugdantis išlaidų struktūros optimizavimas

Tradicinių kristalinių silicio ląstelių silicio medžiagos kaina sudaro apie 40%, o tandeminės ląstelės gali sumažinti silicio medžiagos kainą iki mažesnės nei 20%, sumažindamos silicio vaflių storį (nuo 180 μm iki mažiau nei 100 μm) ir padidindamos energijos susidarymą teritorijoje. Be to, perovskito sluoksnio (pvz., Plitavimo dangos ir rašalinio spausdinimo) tirpalo paruošimo procesas sunaudoja tik 1/10 kristalinių silicio ląstelių energijos, dar labiau sumažindamas gamybos sąnaudas. Manoma, kad išlygintos sukrautų ląstelių elektros sąnaudos (LCOE) gali būti sumažintos 25%, palyginti su tradicinėmis Perc ląstelėmis, ir ji turi didelę konkurencingumą paskirstytoje fotoelektroje, BIPV ir kituose scenarijuose.

Pramoninės grandinės sinergijos efekto išleidimas

„Longi“ technologiniai proveržiai paspartins „Perovskite“ pramonės grandinės brandą. Pavyzdžiui, TCO stiklas (skaidrus laidus oksidas), kaip pagrindinė perovskito sluoksnio medžiaga, padidino jo lokalizacijos greitį nuo 30% 2023 m. Iki 70% 2025 m.; „Huaneng Clean Energy“ tyrimų instituto sukurta didelio ploto lazerio rašymo technologija padidino perovskito modulių derlių nuo 85% iki 95%. Be to, „Longi“ bendradarbiavimas su „GCL-Poly Optoelectronics“, „Xianna Optoelectronics“ ir kitomis įmonėmis kuria „perovskite-kristalinio silicio“ bendradarbiavimo pramonės ekologiją.

Nors efektyvumo proveržis yra jaudinantis, komercializavimas vis dar susiduria su keliais iššūkiais:

Stabilumas ir gyvenimo kliūtis

Perovskito medžiagos yra jautrios vandeniui, deguoniui, šviesai ir temperatūrai, taip pat trūksta ilgalaikio stabilumo. „Longi“ sukrautos ląstelės dar neatskleidė konkrečių gyvenimo duomenų, tačiau pramonė paprastai mano, kad jos T80 tarnavimo laikas (laikas, kurio efektyvumas reikia, kad sumažėtų iki 80%), reikia viršyti 5, 000 valandas, kad būtų patenkinti komerciniai reikalavimai. Norėdami išspręsti šią problemą, Longi galėjo priimti šiuos techninius kelius:

Sąsajos pasyvavimas: Pavyzdžiui, dvigubos šeimininko-globėjo komplekso strategija, kurią sukūrė Zhang Hong komandos Fudano universitete, gali pratęsti „Perovskite“ ląstelių gyvenimą iki 1 050 valandų.

Pakuočių technologija: „Huaneng“ švarios energijos tyrimų instituto grafeno polimerų tobulinimo technologija gali padidinti „Perovskite“ modulių tarnavimo laiką iki 3 670 valandų.

Masinės gamybos proceso sudėtingumas

Dvigubos galinės tandemo ląstelės reikalauja tiksliai valdyti gardelės atitikimo ir sąsajos kontaktą tarp perovskito sluoksnio ir kristalinio silicio sluoksnio. Masinės gamybos metu reikia išspręsti šias problemas:

Plonos plėvelės vienodumas: Perovskito sluoksnio storis turi būti kontroliuojamas esant 300-500 nm, o storio nuokrypis turi būti mažesnis nei 5%.

Process compatibility: There is a contradiction between the high-temperature process of crystalline silicon cells (>800 laipsnių) ir žemos temperatūros paruošimas perovskitų (<150℃), and new materials such as low-temperature silver paste need to be developed.

Politika ir rinkos netikrumas

Nors šalies „14-ajame penkerių metų plane“ perovskitai nurodo kaip pagrindines technologijas, šiuo metu trūksta aiškios subsidijų politikos ir pramonės standartų. Be to, „Perovskite“ komponentų perdirbimo sistema dar nebuvo nustatyta, o švino taršos klausimai gali sukelti ginčų dėl aplinkos.

„Longi“ 34,85% efektyvumo proveržis žymi fotoelektrinės technologijos šuolį iš „kristalinio silicio dominavimo“ iki „sukrautos eros“. Šis proveržis yra ne tik technologinė pergalė, bet ir bendradarbiavimo inovacijų modelis pramonės grandinėje - Suzhou universiteto materialūs tyrimai, Huaneng inžinerinės galimybės ir Honkongo politechnikumo prietaisų dizainas kartu yra technologinių proveržių kertinis akmuo.

Žvelgiant į ateitį, kristalinės silicio-perovskito tandeminės ląstelės pakeis pramonės kraštovaizdį šiose srityse:

Paskirstyta fotoelektros:Jo lengvas (modulio svoris<5 kg/㎡) and high power density (>400 W/㎡) Charakteristikos skatins BIPV, transporto priemonės montuojamos fotoelektros ir kitų scenarijų protrūkį.

Centralizuotos elektrinės:Efektyvumo pagerėjimas gali sumažinti žemės užimtumą teritorijoje, o tai yra naudingesnė tose vietose, kuriose yra mažai žemės išteklių.

Kosmoso tyrinėjimas:Lanksčių tandeminių ląstelių tyrimai ir plėtra gali suteikti efektyvesnius energijos sprendimus giliųjų erdvės zondams.

Tačiau kelias į komercializavimą vis dar turi nutraukti daugybę kliūčių, tokių kaip stabilumas, masinės gamybos procesas ir politikos palaikymas. „Longi“ technologinis proveržis atkreipė dėmesį į pramonės kelią, tačiau norint pasiekti „perovskito revoliuciją“, vis dar reikia visos pramonės grandinės pastangų. Per ateinančius penkerius metus fotoelektros pramonė imsis dvigubo technologinės iteracijos ir pramonės rekonstrukcijos pertvarkymo, o Longi 34,85% efektyvumas yra šios transformacijos atskaitos taškas.