КПД превышает 30%, а мощность модуля превышает 800 Вт: фотоэлектрическая индустрия Китая вступает в «эру тандема»

В 2025 году фотоэлектрические (PV) технологические инновации в Китае пережили «период бума»: в конце октября совместная исследовательская группа из Нанкинского университета и Национального инновационного института оборонных технологий добилась прорыва в эффективности полностью перовскитных тандемных солнечных элементов, достигнув 30,1% и установив новый мировой рекорд.    Три месяца спустя Trina Solar объявила, что ее тандемный модуль из перовскита и кремния большого размера диаметром 210 мм превысил мощность 800 Вт, официально положив начало процессу индустриализации.    Этот «двойной прорыв» — от фундаментальных научных исследований до промышленного применения — знаменует собой переход фотоэлектрической отрасли Китая от «лидерства по масштабам» к новому этапу «технологического доминирования».

«Микроскопическая революция» в лабораториях: терагерцовая технология решает проблемы эффективности

«Раньше мы работали так же, как «прикасаемся к слону с завязанными глазами», но теперь мы можем четко наблюдать каждое движение носителей заряда», — рассказала команда под руководством Тан Хайрена из Нанкинского университета.    28 октября команда опубликовала в журнале Nature статью, в которой рассказала, что в сотрудничестве с командой Чанг Чао они разработали технологию обнаружения терагерцового излучения.    Эта технология позволяет с точностью до пикосекунды наблюдать за поведением носителей заряда внутри перовскитных материалов (за что в промышленности ее прозвали «ФЭ-микроскопом») и, наконец, выявила ключевое препятствие на пути повышения эффективности: потерю носителей заряда на границе между светопоглощающим слоем перовскита и транспортным слоем.

Чтобы решить эту проблему, команда разработала слой дипольной пассивации, похожий на «полосу с односторонним движением», чтобы направлять направленную миграцию носителей заряда.    Экспериментальные данные показали, что после оптимизации подвижность носителей заряда увеличилась на 68%, а длина диффузии увеличилась на 30%.    В конце концов, эффективность полностью перовскитной тандемной ячейки достигла 30,1%, что сделало ее первой технологией такого рода в мире, преодолевшей порог в 30%.    Это достижение было включено в международные таблицы эффективности солнечных батарей.    «Это похоже на установку турбокомпрессора на фотоэлектрические элементы, что, как ожидается, снизит приведенную стоимость электроэнергии (LCOE) еще на 18%», — прокомментировал Ван Шицзян, заместитель генерального секретаря Китайской ассоциации фотоэлектрической промышленности (CPIA).

«Микроскопическая революция» в лабораториях: терагерцовая технология решает проблемы эффективности

Если лабораторные прорывы представляют собой «точечный прогресс», то технологическая трансформация предприятий достигла «охвата всей территории».    В марте компания Trina Solar объявила, что ее тандемный модуль из перовскита и кремния стандартного размера диаметром 210 мм достиг мощности 808 Вт, став первым в мире продуктом промышленного класса, мощность которого превысила порог в 800 Вт.    За этим достижением стоит десятилетие исследований и разработок компании, в результате которых был получен 331 соответствующий патент, а также инновационная система отраслевых, академических и исследовательских исследований, созданная совместно с университетами, включая Нанкинский университет.

«Мы преодолели 17 технологических проблем, чтобы превратить лабораторные образцы в модули массового производства», — сообщил Гао Цзифан, председатель Trina Solar.    Линия массового производства этих модулей вступила в стадию ввода в эксплуатацию оборудования с ожидаемой мощностью 5 ГВт к 2026 году.

«Наступательная и оборонительная игра» в патентных войнах: для технологического лидерства необходимо устранить экологические недостатки

Несмотря на технологические прорывы, «недостатки» в оформлении патентов становятся все более заметными.    В «Белой книге» по интеллектуальной собственности фотоэлектрической отрасли, опубликованной в апреле, показано, что на долю Китая приходится 57% мировых патентных заявок на фотоэлектрическую энергию, причем только в провинции Цзянсу зарегистрировано 43 696 комплектов патентов.    Однако зарубежные патенты составляют менее 1/10 от общего количества патентов Китая.    В 2024 году семь из 10 крупнейших мировых производителей фотоэлектрических модулей были вовлечены в патентные споры, сумма исков превысила 1 миллиард юаней (около 137 миллионов долларов США).

«Один из каждых трёх мировых патентов TOPCon получен в Цзянсу, но степень гомогенизации превышает 40%», — отметил Фань Гоюань, генеральный секретарь Ассоциации фотоэлектрической промышленности Цзянсу.    Он отметил, что нынешние технологические инновации сталкиваются с дилеммой «внутренней конкуренции за гомогенизацию в Китае при отсутствии защиты за рубежом».    В ответ отрасль приняла контрмеры: такие предприятия, как Longi Green Energy и Trina Solar, продвигают «Инициативу глобальной патентной сети», чтобы создать комбинацию «основных патентов + периферийных патентов» на европейских и американских рынках.    Кроме того, скоро будет запущена совместная правительственно-корпоративная «Платформа раннего предупреждения о патентах на фотоэлектрические системы», которая предоставит предприятиям мониторинг судебных разбирательств в режиме реального времени.