В Китае впервые в мире испытали солнечную электростанцию на перовскитных панелях — она сходу превзошла «кремниевую»
Разработчики из Китая совестно с коллегами из Канады провели масштабное полевое испытание солнечных панелей из перовскита, развернув, фактически, первую в мире солнечную электростанцию на элементах такого типа. Испытания показали более высокую эффективность перовскитных элементов по сравнению с кремниевыми и это не говоря о других своих достоинствах — малой массе и более простому производству.
Панели из перовскита производятся во многом методом струйной печати на тонких плёнках. Это несравнимо лучше и дешевле выпуска тяжёлых и негибких кремниевых панелей. Проблемой перовскитных фотоэлементов долгое время была их неустойчивость к влаге в воздухе, что пытались обойти тем или иным покрытием. Как раз в объявленном испытании проверялось новое покрытие, которое показало себя при проверке на открытом воздухе наилучшим образом.
Устойчивость покрытия и снижение вероятности его дефектов удалось преодолеть двухкомпонентным составом. Сначала на фотоэлементы наносились соли йода, которые обеспечивали сильнейшее сцепление с поверхностью, а затем соединения свинца. Новый техпроцесс и его рецептуру разработали учёные из Нанкинского университета совместно с компанией Renshine Solar.
Затем они развернули солнечную станцию мощностью 1 МВт рядом с солнечной установкой на кремниевых панелях мощностью 3,5 МВт и сравнивали их удельную выработку в течение трёх месяцев. В пересчёте на одинаковую установленную мощность перовскитная система выработала на 3,42 % больше энергии в марте, на 3,79 % — в апреле и на 5,81 % — в мае. Преимущество увеличивалось по мере роста температуры воздуха и интенсивности солнечного излучения.
На отдельном перовскитном модуле с рабочей площадью 810 см2 исследователи получили подтверждённый сертификатом КПД 24,0 %. Напряжение холостого хода достигло 53,46 В, ток короткого замыкания — 0,436 А, коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики — 83,4 %. Затем технология была масштабирована до уровня небольшой станции: изготовлено 150 модулей площадью по 0,72 м2, средняя мощность которых составила 144 Вт. Лучший модуль показал сертифицированный КПД 22,0 % и мощность 158,4 Вт, причём при отслеживании точки максимальной мощности он более двух часов стабильно выдавал свыше 158 Вт. По данным авторов, это рекорд для перовскитных модулей такого размера.
Не менее важным оказался результат испытаний на долговечность — традиционно это одно из слабых мест перовскитных фотоэлементов. После 1300 часов испытания при температуре 85 ℃ и влажности 85 % модули с новым покрытием (пассивацией) потеряли лишь около 2 % первоначальной эффективности, тогда как образцы с обычным покрытием потеряли 39 % КПД. В целом модули прошли комплекс испытаний IEC 61215, что существенно приближает перовскитные панели к промышленному применению. Похоже, китайцы и здесь окажутся первыми в мире, хотя японские исследователи тоже сделали ставку на перовскит и далеко продвинулись в этой области.