Perovskitul ajunge la panouri de mari dimensiuni

De ani buni, celulele solare cu perovskit au stabilit recorduri de eficiență pe eșantioane mici de laborator, în timp ce pe acoperișuri au continuat să fie folosite panouri din siliciu. O echipă coordonată de Nanjing University a construit acum module cu perovskit de dimensiunea unui panou obișnuit, de 1,2 × 0,6 m, iar cel mai performant a furnizat constant 158,4 W în timpul testelor (Nanjing University). Studiul, publicat în Nature pe 12 august, arată că materialul își poate păstra eficiența la o scară utilă pentru un parc fotovoltaic (lucrare).

Dimensiunea este o problemă din cauza modului în care sunt fabricate aceste celule. O celulă cu perovskit transformă lumina în electricitate printr-un strat foarte subțire de cristale. Acoperirea unei celule minuscule de test seamănă cu vopsirea unui timbru poștal, unde se poate obține o suprafață aproape perfectă. Un panou presupune acoperirea uniformă a unei suprafețe mult mai mari și legarea între ele a numeroase benzi de celule; pe măsură ce crește suprafața, apar tot mai multe imperfecțiuni mici.

Aceste imperfecțiuni irosesc energie. În zonele cu defecte din cristal, o parte din sarcina electrică eliberată de lumina soarelui se pierde înainte să ajungă la fire sub forma unui curent util. Într-un panou mare, pierderile din numeroase astfel de puncte reduc vizibil producția.

Un tratament mai bun al suprafeței

Pentru a limita pierderile, chimiștii folosesc pasivarea, un tratament chimic al suprafeței stratului care reduce efectele defectelor. Cercetătorii susțin că tratamentele standard, bazate pe compuși cu halogenuri de amoniu, se distribuie neuniform pe suprafețe mari și se degradează la încălzire. Le-au înlocuit cu dioleat de plumb, un compus care conține plumb și care, potrivit studiului, formează un strat de suprafață mai stabil și reduce pierderea de sarcină electrică (lucrare). Echipa, din care au făcut parte producătorul Renshine Solar, Beijing Institute of Technology și University of Victoria din Canada, a testat apoi metoda pe module reale.

Ce produce un panou de dimensiuni obișnuite

Eficiența arată ce parte din energia luminii care cade pe panou este transformată în electricitate. Modulul de 0,72 m² a atins 22,0 %, măsurat pe întreaga suprafață, inclusiv pe margini și benzile de cablare, care nu produc electricitate (lucrare).

Rezultatul nu s-a bazat pe un singur modul norocos. Echipa a construit 150 de module mari, cu o putere medie de 144 W; modulul de 158 W este cel mai bun din serie, nu unul reprezentativ pentru întregul lot (Nanjing University).

Recordul de eficiență a venit de la un modul mai mic. Acesta a atins 24,0 % pe o suprafață activă de 810 cm², după excluderea marginilor inactive; rezultatul a fost certificat de firma de testare TÜV SÜD China (pv magazine). Modulul are altă dimensiune, iar măsurarea folosește alt criteriu, astfel că valorile de 24,0 % și 22,0 % nu pot fi comparate direct.

Durabilitatea a fost mult timp punctul slab al celulelor cu perovskit, care se degradează la căldură și umezeală. Într-un test standard de „căldură umedă”, care accelerează îmbătrânirea prin menținerea panourilor la 85 °C și o umiditate de 85 %, universitatea afirmă că modulele tratate și-au pierdut aproximativ 2 % din eficiență după 1.300 de ore (Nanjing University). Potrivit aceleiași universități, modulele cu tratamentul mai vechi, pe bază de amoniu, au pierdut aproximativ 39 % în aceleași condiții. Astfel de teste scot rapid la iveală punctele slabe, dar nu arată cum îmbătrânește un panou în aer liber, de-a lungul mai multor decenii.

O comparație de primăvară cu siliciul

Echipa a testat panourile și în aer liber. Potrivit universității, un sistem cu perovskit de 1 MW a funcționat în același parc fotovoltaic la sol ca un sistem comercial cu siliciu de 3,5 MW (Nanjing University). Pentru că instalațiile aveau dimensiuni diferite, comparația a folosit cantitatea de energie electrică produsă zilnic pentru fiecare unitate de capacitate instalată.

La acest indicator, sistemul cu perovskit a depășit sistemul cu siliciu cu 3,42 % în martie, 3,79 % în aprilie și 5,81 % în mai 2026, potrivit universității. Cifrele provin din relatarea universității despre o singură instalație, pe parcursul unei primăveri. Publicații precum South China Morning Post le-au preluat fără să le verifice independent.

Echipa din Nanjing a construit un lot de module cu perovskit de dimensiuni metrice, a obținut un record de eficiență certificat și a folosit un tratament de suprafață care a limitat puternic degradarea în testele de căldură și umezeală. Pentru a demonstra că panourile sunt mai rentabile decât cele din siliciu pe întreaga durată de viață, vor fi necesari ani de date despre producția în aer liber în mai multe climate, precum și cifre privind costurile de fabricație. Renshine și partenerii săi sunt cei care pot publica aceste date.