Перовскитна клетка с 30,1% — рекорд за тандемите

Изцяло перовскитна слънчева клетка с три прехода достигна 30,1% ефективност на преобразуване — за първи път технология от този тип прескача границата от 30%. Независимото измерване потвърди 29,3%, което е официалният рекорд за категорията. Работата е дело на екип от университета в Нанкин начело с Хайрен Тан и е публикувана в Nature Energy; у нас новината беше отразена от TechNews.bg.

В изследването участват още Националният иновационен институт по отбранителни технологии в Китай, Австралийският национален университет, ULVAC-PHI Instruments и компанията RenShine Solar, основана от самия Тан. Първи автор на статията е Юхонг Джан, а съ-ръководител на проекта — Йонгси Ли.

Защо горният слой беше проблемът

Многослойната клетка работи като стълба: всеки слой поглъща различна част от слънчевия спектър. В конкретното устройство трите подклетки имат забранени зони съответно 2,0 eV, 1,60 eV и 1,22 eV — най-горната хваща синята светлина, най-долната стига до близката инфрачервена област.

Тесното място години наред беше именно горният слой. За да се получи забранена зона около 2,0 eV, перовскитът трябва да е много богат на бром за сметка на йода. Точно това съотношение обаче кара филма да кристализира неравномерно: повърхността се набръчква, халогенидите се разделят на зони с различен състав и в решетката се натрупва напрежение. Резултатът е голям дефицит в напрежението на отворена верига и съответно загубена мощност.

Екипът атакува проблема с две сравнително прости стъпки. Първо, обработка с разтворител, която „изглажда“ и реконструира повърхността, вместо тя да изсъхне на вълни. Второ, временна хлоридна добавка, която синхронизира скоростта, с която бромът и йодът се вграждат в кристала. Хлоридът не остава в крайния филм — ролята му е да дирижира подредбата по време на кристализацията.

Числата

Ефектът се вижда в измерванията. Оптимизираната подклетка с 2,0 eV достига напрежение на отворена верига от 1,46 V — стойност, която доскоро изглеждаше трудно постижима при толкова висок дял бром. Цялото устройство дава 3,521 V при ток на късо съединение 10,9 mA/cm² и фактор на запълване 78,4%. Филмите показват по-равномерен повърхностен потенциал, по-малко безизлъчвателна рекомбинация и по-добра подвижност на носителите.

Стабилността също не е пренебрегната, което за перовскитите е ключов въпрос. След 569 часа непрекъсната работа в точката на максимална мощност под слънчев симулатор клетката запазва над 90% от началната си ефективност; контролната проба стига до същия праг за 246 часа. Това е добър знак, но все пак говорим за стотици, не за десетки хиляди часове — пътят до гаранция от 25 години остава дълъг.

Снимка: Zhang et al., Nature Energy (2026)

Как се вписва в останалите рекорди

Важно е да се чете внимателно какъв точно е рекордът. 30,1% е най-доброто постижение за изцяло перовскитна клетка с три прехода — без силиций в стека. Хибридните подходи вървят по своя линия: през март 2026 г. консорциум на EPFL и CSEM отчете сертифицирани 30,02% за перовскит–перовскит–силициева клетка с площ 1 cm², публикувано в Nature, при предишен рекорд 27,10% на екип от Националния университет на Сингапур.

Разликата има практическо значение. Клетка без силициева подложка може да бъде тънка, лека и гъвкава — тоест подходяща за фасади, носима електроника и спътници, където всеки грам тежи. Авторите вече планират тестове при космически условия: радиация, ултравиолет, вакуум и температурни цикли. Приложенията в орбита не са хипотетични — проектът Suncatcher на Google вече изпрати прототип със слънчево захранване в космоса.

Химията на повърхността е темата на сезона

Любопитно съвпадение: на 2 октомври лабораторията LIMNO в EPFL публикува в ACS Energy Letters работа, според която изборът на халогенид определя и как платината се отлага върху органични полупроводникови наночастици за производство на водород от вода. Хлоридните прекурсори оставят реактивен остатък, който влошава резултата, докато йодидната модификация дава най-добро поведение — привиден квантов добив от 17% при 700 nm, един от най-високите за този клас материали (phys.org, DOI 10.1021/acsenergylett.6c01928).

Двете изследвания нямат пряка връзка, но сочат в една посока: при слънчевите технологии все по-често печалбата идва не от нов материал, а от контрола върху няколкото нанометра на повърхността.

Какво следва

Екипът от Нанкин говори за перспектива над 35% за изцяло перовскитни многопреходни устройства и изброява конкретните следващи стъпки: по-малки загуби в напрежението, по-добро съгласуване на токовете между слоевете и увеличаване на площта. Последното е същественото — рекордите се поставят върху клетки с площ под квадратен сантиметър, а търговските модули са хиляди пъти по-големи.

Дотогава рекордът остава лабораторен, но посоката е ясна. Ако перовскитните тандеми стигнат до масово производство, изчисленията за покривни и балконни инсталации ще трябва да се правят наново — при същата площ ще има осезаемо повече киловатчаса.