Учёные KIMS создали гибкие перовскитные панели, которые не боятся влаги и могут производиться на открытом воздухе. Эффективность свыше 85 % после 2800 часов работы и 10 000 изгибов. Новая технология снижает себестоимость и открывает путь к массовой коммерциализации.

Перовскитные солнечные ячейки давно называют технологией будущего в области возобновляемой энергетики. Они обещают сочетание низкой себестоимости и высокой эффективности, что делает их потенциальным конкурентом традиционным кремниевым панелям. Однако ключевая проблема долгое время сдерживала их развитие: перовскитные материалы крайне чувствительны к влаге, что вынуждало производить такие панели только в стерильных и дорогих условиях. Эта особенность резко увеличивала себестоимость и ограничивала коммерческое применение. Прорыв совершили ученые из Корейского института материаловедения (KIMS), разработав гибкие перовскитные солнечные панели, которые не боятся влаги и могут производиться прямо на открытом воздухе. Это открывает совершенно новые перспективы для всей энергетической отрасли.

Гибкие солнечные панели — устойчивость к влаге

Главная особенность корейской разработки заключается в способности новых панелей сохранять стабильную работу при относительной влажности до 50 процентов. Это стало возможным благодаря уникальной многослойной структуре. Исследователи предложили своеобразный «сэндвич», в котором основной светопоглощающий слой заключен между двумя защитными прослойками из двумерных перовскитных материалов. Такая конструкция блокирует проникновение влаги внутрь и предотвращает разрушение активного слоя.

Тесты показали, что панели сохраняют более 85 процентов эффективности после 2800 часов работы в условиях повышенной влажности. Кроме того, они продемонстрировали впечатляющую устойчивость к механическим нагрузкам: даже после 10 тысяч циклов сгибания эффективность сохранилась на уровне 96 процентов, а при воздействии сдвигающих нагрузок показатели остались выше 87 процентов. Эти результаты подтверждают, что новые солнечные элементы могут работать не только в лабораторных условиях, но и в реальных средах с колебаниями температуры и влажности.

Перовскитные панели — 2D-сэндвич-структура

Ключевой принцип технологии заключается в пассивации дефектов перовскитного слоя с помощью тонких двумерных прослоек. В отличие от традиционных панелей, которые быстро деградируют при контакте с влагой, новый материал защищен сразу с двух сторон. Это позволяет отказаться от сложного климатического оборудования, герметичных камер и дорогостоящей инфраструктуры. Производственный процесс можно организовать прямо на открытом воздухе, что резко снижает затраты и упрощает масштабирование.

Таким образом, корейские ученые нашли решение основной уязвимости перовскитов, которая десятилетиями ограничивала их практическое применение. Многослойная структура делает панели одновременно влагостойкими, гибкими и прочными, что делает технологию универсальной.

Устойчивые к влаге панели — производственные преимущества

Традиционные кремниевые солнечные панели требуют сложного оборудования и высоких температур при производстве. Перовскиты изначально позиционировались как более дешёвая альтернатива, так как их изготовление возможно при относительно низких температурах и с использованием менее энергоёмких процессов. Но необходимость в сухих цехах с контролируемой атмосферой нивелировала это преимущество.

Технология KIMS меняет ситуацию. Теперь панели можно изготавливать в обычных условиях при влажности до 50 процентов. Это не только удешевляет производство, но и делает возможным локальное изготовление панелей в странах с ограниченными техническими ресурсами. Если раньше только крупные корпорации могли позволить себе развёртывание линий по выпуску перовскитных модулей, то теперь производство становится доступным на более широком уровне. Это открывает дорогу к децентрализации энергетики и распространению технологий в глобальном масштабе.

KIMS технология — механическая прочность

Гибкость новых панелей имеет не менее важное значение, чем влагостойкость. Современный рынок требует универсальных решений, и жесткие кремниевые панели не всегда подходят для интеграции в транспорт, портативные устройства или одежду. Перовскитные элементы от KIMS выдерживают многократные изгибы, что позволяет использовать их в носимой электронике, зарядных устройствах, гибких поверхностях автомобилей и даже в архитектурных решениях, где панели можно размещать на фасадах или в изогнутых конструкциях.

Такая универсальность открывает перспективу для создания новых сегментов рынка. К примеру, солнечные зарядные устройства, встроенные в рюкзаки, или элементы для питания беспилотной техники могут стать массовым продуктом. Дополнительным плюсом является лёгкость материала, что делает его удобным для транспортировки и монтажа.

Производство перовскитных панелей на открытом воздухе

Один из самых впечатляющих аспектов корейской разработки заключается в возможности промышленного выпуска панелей без необходимости создания герметичных цехов. Это не только снижает себестоимость, но и ускоряет внедрение технологии. Масштабируемость процесса уже доказана экспериментально: учёные продемонстрировали возможность изготовления больших панелей и использования непрерывного метода производства.

Благодаря этому технология готова к коммерциализации. Компании смогут быстро развернуть линии массового выпуска и выйти на рынок с продуктами, которые будут дешевле и эффективнее аналогов. Снижение себестоимости приведет к удешевлению солнечной энергетики в целом и повысит её доступность для населения.