Zanim przejdę do szczegółów, musimy pamiętać, że każde nowe “rekordowe” osiągnięcie to nie zapowiedź szybkiej rewolucji na dachach domów, a nawet farmach słonecznych. Tego nasłuchaliśmy się już na pęczki. Dlatego znacznie ciekawsze wydaje mi się coś innego. Fakt, że naukowcy coraz częściej nie próbują wyrzucać krzemu do kosza, tylko nauczyli się traktować go jak fundament, na którym można dobudować kolejną warstwę. Najnowszy przykład z Chin pokazuje zaś, że w tej grze zaczyna liczyć się już nie tylko sprawność, lecz także trwałość.
Perowskit i krzem mają wspólny cel: ominąć ograniczenia klasycznego panelu
Zespół z Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE), działającego przy Chińskiej Akademii Nauk, opracował nowe tandemowe ogniwo perowskitowo-krzemowe. W projekcie uczestniczyli też badacze z Soochow University, Taizhou University oraz firma S.C Exact Equipment, więc możemy zakładać, że nie było to proste osiągnięcie. Samo badanie opisujące to dzieło ukazało się 21 maja 2026 roku w czasopiśmie “Matter”.
Czytaj też: A takie fajne panele słoneczne były, bo tanie i wydajne. No to teraz pękają
Takie nowe ogniwo perowskitowo-krzemowe odznaczyły się sprawnością konwersji energii rzędu 33,33 procent, podczas gdy wynik certyfikowany sięgnął 32,89 procent na aktywnej powierzchni około 1 cm². Po 1000 godzinach ciągłej pracy ogniwo zachowało około 90 procent początkowej sprawności.
Oczywiście powierzchnia rzędu 1 cm² nie jest jeszcze gotowym modułem na dach. W perowskitach jednak już od dawna nie chodzi wyłącznie o pobicie rekordu na małym fragmencie materiału. Prawdziwe pytanie brzmi inaczej, bo tak, czy w ogóle da się przenieść wysoką sprawność do produkcji, a potem utrzymać ją przez lata w słońcu, wilgoci, mrozie i temperaturach, które w zamkniętym module potrafią być bezlitosne. Perowskity są bowiem obiecujące, ale ich trwałość od zawsze wstrzymuje je od szerokiego podbicia rynku.
Czytaj też: Chiny chcą prądu z kosmosu. Energetyka przyszłości, czy wstęp do filmu katastroficznego?
Z drugiej strony ogniwa słoneczne wyprodukowane z krzemu zbliżyły się do poziomu około 27 procent, podczas gdy typowe komercyjne moduły pracują niżej, bo zwykle w okolicach nieco ponad 20 procent. Tandem perowskitowo-krzemowy omija część tego problemu, bo dzieli światło między dwa materiały. Górna warstwa perowskitowa lepiej wykorzystuje krótsze fale, a dolna krzemowa zbiera resztę. Pisałem już o tym przy tandemowych ogniwach perowskitowo-krzemowych, bo ten kierunek nie jest już egzotyczną ciekawostką. W praktyce to jedna z najpoważniejszych dróg rozwoju paneli nowej generacji.
Problem w tandemach jest mniejszy niż ziarenko piasku
Przemysłowe ogniwa krzemowe mają mikroskopijną, piramidową teksturę powierzchni, która jest sposobem na lepsze pułapkowanie światła. Promienie słoneczne mają bowiem odbijać się tak, żeby większa część energii została wykorzystana, zamiast uciec po jednym kontakcie z powierzchnią. Problem polega na tym, że taka nierówna geometria komplikuje nakładanie perowskitowej warstwy i może prowadzić do lokalnych upływów prądu. W praktyce mikroskopijne “szczyty” piramid stają się newralgicznymi miejscami, przez które ucieka część potencjału całego tandemu.
Chińczycy zastosowali więc selektywną pasywację tych szczytów. Użyli nanokulek polistyrenowych jako szablonu, a następnie precyzyjnie osadzili cienką izolującą warstwę tlenku glinu na wierzchołkach piramid. Sens jest prosty i sprowadza się do tego, aby po prostu nie zalewać całej struktury ochroną na ślepo, tylko zabezpieczyć miejsca, w których najłatwiej o elektryczne straty. Co istotne, autorzy podkreślają zgodność tej metody z istniejącymi liniami produkcyjnymi, ale o opłacalności nic nie wspominają.
90 procent po 1000 godzinach to tylko wierzchołek góry lodowej
W perowskitach od lat powtarza się to samo – wysoka sprawność jest łatwiejsza do uzyskania niż wiarygodna trwałość. Te materiały potrafią świetnie pochłaniać światło i pozwalają budować cienkie, lekkie, wydajne struktury, ale są jednocześnie wrażliwe na wilgoć, temperaturę, światło i defekty wewnątrz materiału. Podobny problem opisywałem przy stabilności perowskitowych paneli i cieczach jonowych, gdzie cała walka toczyła się nie o samą sprawność, lecz o spowolnienie degradacji.
Czytaj też: Aż trudno mi uwierzyć w tę historię. Elektrownie węglowe ewidentnie zwalczają fotowoltaikę
Dlatego wynik 90 procent początkowej sprawności po 1000 godzinach ciągłej pracy jest oczywiście ważny, ale jednocześnie to dopiero początek. 1000 godzin to bowiem około 42 dni nieprzerwanego działania, ale w realnym świecie panel ma przeżyć 20-30 lat, a nie kilka tygodni. Ma znosić cykle dobowe, przegrzewanie, chłodzenie, naprężenia mechaniczne, wilgoć, zabrudzenia, naprężenia szkła i wszystkie inne problemy tego typu.
Zresztą fotowoltaika już teraz pokazuje, że sprawność nie może być jedynym problemem branży. Niedawny problem z pękającym szkłem w modułach fotowoltaicznych, o którym pisałem kilka dni temu przypomniał nam, że panel jest produktem fizycznym, a nie samą komórką w kontrolowanych warunkach. Nawet jeżeli serce ogniwa działa świetnie, to cała konstrukcja musi jeszcze przeżyć dekady na dachu.
Chiny nie wygrały jeszcze wyścigu, ale dobrze wiedzą, gdzie biec
Fotowoltaika tandemowa dojrzewa. Coraz mniej miejsca zajmuje samo chwalenie się sprawnością, a coraz więcej konkretne rozwiązywanie problemów, które stoją między laboratoryjną próbką a fabryką. Chiny mają w tej dziedzinie oczywistą przewagę skali, zaplecza przemysłowego i konsekwencji. Jeśli jakaś technologia ma zostać przetestowana nie tylko w laboratorium, lecz także w kontekście produkcji, to tamtejszy ekosystem potrafi przejść od publikacji badania do prototypu wyjątkowo szybko. Nie oznacza to automatycznie, że najnowszy owoc pracy trafi do paneli za rok. Oznacza jednak, że wyścig o więcej prądu z tego samego dachu nie jest już czysto akademickim procesem.
Źródła: EurekAlert!, NIMTE
