Учёные представили технологию синглетного деления с молекулой DPND, которая увеличивает эффективность солнечных панелей до 30%, снижает их температуру на 2,4 °C и продлевает срок службы на 4,5 года.

Мировая энергетика переживает переходный этап, и солнечные панели становятся одним из ключевых инструментов в борьбе за чистую энергию. Однако их эффективность долгое время оставалась ограниченной — традиционные кремниевые элементы редко превышали 25%. Исследователи нашли решение этой проблемы, предложив новый метод, основанный на применении органической молекулы дипирролонафтиридиндиона (DPND). Этот подход способен повысить КПД свыше 30%, одновременно продлевая срок службы панелей и снижая их рабочую температуру.

Технология синглетного деления

Основой инновации стала физическая концепция, известная как синглетное деление. В обычной солнечной ячейке каждый фотон света создаёт одну электронно-дырочную пару, а лишняя энергия рассеивается в виде тепла. В результате часть энергии теряется, ограничивая общую эффективность. Синглетное деление работает иначе: когда слой DPND наносится поверх кремниевой ячейки, он улавливает фотоны высокой энергии и делит их на два экзитона. Каждый из них создаёт отдельную электронно-дырочную пару, что фактически удваивает количество генерируемых зарядов и снижает тепловые потери.

Этот процесс не требует сложной перестройки солнечной архитектуры, как в тандемных элементах, где используются несколько полупроводниковых переходов. Технология DPND легко интегрируется в существующие кремниевые системы, делая её более доступной для промышленного применения.

Повышение эффективности и срок службы

Применение DPND не только увеличивает выработку электроэнергии, но и делает панели более устойчивыми к нагреву. Исследования показали, что рабочая температура снижается на 2,4 °C, что положительно влияет на стабильность параметров и уменьшает деградацию материалов. Более низкий тепловой стресс продлевает срок службы панелей примерно на 4,5 года. Это не только повышает энергетическую отдачу, но и сокращает эксплуатационные расходы, уменьшая количество необходимых панелей и сопутствующих элементов системы.

Перспективы технологии DPND

Новый подход открывает возможность перейти к следующему поколению солнечных панелей без удорожания производства. Он сочетает в себе высокую эффективность, совместимость с существующими кремниевыми элементами и снижение тепловых потерь. При успешной коммерциализации синглетное деление с DPND может стать стандартом для солнечных установок будущего, повысив энергетическую плотность и ускорив переход к углеродно-нейтральной экономике.