Китайская гибридная HIBC-ячейка стала самой эффективной солнечной технологией на сегодняшний день
Китайские специалисты недавно представили детальное описание инновационного солнечного элемента, который в начале 2025 года был официально признан самым эффективным в мире. Эта разработка знаменует собой важный шаг вперед в повышении КПД солнечных панелей и расширении возможностей возобновляемых источников энергии.
Компания Longi, один из ведущих игроков на рынке солнечных технологий, в начале 2025 года объявила о достижении рекордных показателей эффективности своей новой ячейки. Теперь же группа разработчиков опубликовала в престижном научном журнале Nature расширенные данные, раскрывающие конструктивные особенности и принципы работы созданного гибридного элемента HIBC (hybrid interdigitated back-contact). Это позволяет лучше понять, каким образом удалось достичь столь высоких результатов.HIBC-ячейка представляет собой уникальное сочетание технологий, обеспечивающее эффективность преобразования солнечного света в электричество на уровне 27,81%. Этот показатель был подтверждён независимыми испытаниями, проведёнными в Институте солнечных энергетических исследований Гамельна (ISFH) в Германии, что подчеркивает надёжность и объективность полученных данных. Благодаря таким инновациям, солнечная энергетика становится всё более конкурентоспособной и привлекательной для широкого внедрения.Внедрение подобных высокоэффективных солнечных элементов может значительно снизить себестоимость производства электроэнергии и ускорить переход к экологически чистым источникам энергии. Это особенно актуально в условиях глобального стремления к сокращению выбросов углерода и борьбы с изменением климата. Таким образом, достижения китайских учёных в области солнечных технологий не только демонстрируют технический прогресс, но и вносят важный вклад в устойчивое развитие энергетики по всему миру.Современные исследования в области солнечной энергетики направлены на преодоление фундаментальных ограничений эффективности кремниевых солнечных элементов. Для понимания текущих возможностей стоит отметить, что традиционные кремниевые солнечные панели обычно достигают КПД около 26%. При этом физический предел эффективности для одноузловой кремниевой структуры находится ниже отметки в 30%. Этот предел известен как предел Шокли—Квайссерса и составляет приблизительно 33,7%, что является теоретической верхней границей для преобразования солнечной энергии в электричество в таких системах.Одним из основных факторов, ограничивающих дальнейшее повышение эффективности, является коэффициент заполнения (fill factor). Этот параметр отражает, насколько близко реальный солнечный элемент подходит к своей максимальной теоретической мощности. Потери в коэффициенте заполнения возникают из-за столкновений электронов между собой и из-за высокого сопротивления в проводящих каналах, что снижает общую производительность элемента. Оптимизация коэффициента заполнения представляет собой одну из самых сложных задач для инженеров и исследователей, поскольку требует тонкой настройки материалов и структуры солнечных элементов для минимизации потерь.Кроме того, современные подходы включают разработку новых материалов и многослойных структур, которые способны преодолеть ограничения одноузловых элементов и повысить КПД выше традиционных пределов. В частности, использование перовскитных слоев и гетероструктур открывает перспективы для создания более эффективных и устойчивых солнечных панелей. Таким образом, совершенствование коэффициента заполнения и внедрение инновационных технологий являются ключевыми направлениями в развитии высокоэффективных солнечных элементов, что в конечном итоге способствует более широкому распространению возобновляемых источников энергии и снижению зависимости от ископаемых ресурсов.В современном развитии фотоники и микроэлектроники одной из ключевых задач является максимальное приближение параметров устройств к их физическим пределам, что требует внедрения инновационных технологических решений. В этом контексте команда разработчиков представила два передовых подхода, которые существенно повысили коэффициент заполнения (FF) и улучшили общую эффективность устройств. Первое решение связано с радикальной переработкой структуры задних контактов. Учёные применили метод локальной кристаллизации проводящего материала с помощью лазерного воздействия. Этот процесс позволил создать ускоренные каналы переноса заряда, что значительно уменьшило внутреннее сопротивление и повысило скорость передачи электрического сигнала. Благодаря такой обработке удалось оптимизировать взаимодействие между слоями материала, что положительно сказалось на стабильности и надежности работы устройства.Второе новшество заключается во внедрении усовершенствованной системы пассивации поверхности, включающей технологию iPET (in situ passivated edge technology). Эта технология обеспечивает эффективную защиту краевых зон устройства от дефектов и нежелательных реакций, что способствует снижению потерь и увеличению долговечности. Улучшенная пассивация поверхности играет важную роль в сохранении оптимальных параметров работы на протяжении длительного времени и предотвращает деградацию материалов.В совокупности эти технологические инновации открывают новые перспективы для создания высокоэффективных и надежных электронных компонентов, приближая их характеристики к теоретическим максимумам. Продолжение исследований в этом направлении обещает дальнейшее улучшение параметров и расширение возможностей применения подобных устройств в различных областях науки и техники.Современные разработки в области кремниевых солнечных элементов открывают новые горизонты для повышения их эффективности и надежности. В частности, инновационные методы снижения рекомбинации носителей заряда позволяют значительно уменьшить потери энергии, которые традиционно возникают не только на рабочей поверхности, но и на краевых участках элементов, где эти потери обычно максимальны. Такая комплексная оптимизация играет ключевую роль в улучшении общей производительности солнечных панелей.В результате проведённых в лабораторных условиях испытаний, организованных ISFH, новый тип солнечного элемента продемонстрировал впечатляющий коэффициент заполнения — 87,55%. Это свидетельствует о высоком качестве и эффективности разработанных конструктивных и технологических решений. В опубликованной научной работе авторы подчёркивают, что их подходы не только обладают практической значимостью, но и служат прочной теоретической базой для дальнейшего развития кремниевой солнечной энергетики с улучшенными показателями эффективности.Дальнейшие исследования будут направлены на снижение электрического сопротивления контактов и оптимизацию лазерных технологических процессов, что является важным шагом для масштабирования технологии и её внедрения в массовое производство. Такой комплексный подход позволит сделать солнечную энергетику более доступной и конкурентоспособной, способствуя устойчивому развитию возобновляемых источников энергии в будущем.Современные разработки в области солнечной энергетики играют ключевую роль в формировании устойчивого будущего и снижении зависимости от ископаемых источников энергии. Создание ячеек с подобными параметрами значительно приближает отрасль к использованию максимального потенциала кремниевой фотовольтаики, что является важным шагом на пути к повышению эффективности солнечных технологий. Благодаря этим инновациям открываются новые перспективы для широкого спектра применений с низким углеродным следом — от бытовой энергетики, обеспечивающей дома чистой энергией, до крупных солнечных электростанций, способных снабжать энергией целые регионы. Внедрение таких передовых решений способствует не только экологической устойчивости, но и экономической выгоде, стимулируя развитие «зеленой» энергетики и снижая затраты на производство электроэнергии. Таким образом, прогресс в создании высокоэффективных солнечных ячеек становится фундаментом для перехода к более чистой и безопасной энергетической системе во всем мире.Источник и фото - nia.eco
