تراوحت خلايا شمسية بيروفسكايت المزدوجة من Longi كفاءة 34.85 ٪

في أبريل عام 2025 ، أعلنت Longi أن الخلايا الشمسية الترادفية الترادفية المزدوجة التي تم تطويرها بشكل مستقل قد تم اعتمادها من قبل المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) في الولايات المتحدة ، مع كفاءة تحويل الطاقة بنسبة 34.85 ٪ ، مرة أخرى كسر السجل العالمي لهذا المسار التكنولوجي. لا يمثل هذا الاختراق فقط دخول التكنولوجيا الكهروضوئية إلى عصر جديد من "34 ٪+" ، ولكن يعني أيضًا أن الخلايا المكدسة من السيليكون البلورية قد كسرت رسميًا من خلال الحد الأقصى للكفاءة النظرية للخلايا الوظيفية الوحيدة (33.7 ٪) ، مما يضع المؤسسة للجيل القادم من الفوتوغراف الكفاءة.

يعتمد المسار الفني لـ Longi على خلايا السيليكون البلورية ، ويحقق التكامل الطيفي من خلال تصميم تكديس طبقات Perovskite. على وجه التحديد ، تكون طبقة Perovskite (فجوة النطاق حوالي 1.7 فولت) مسؤولة عن امتصاص جزء الضوء المرئي ، في حين أن طبقة السيليكون البلورية (فجوة النطاق من 1.1 فولت) تلتقط الضوء بالأشعة تحت الحمراء. يعمل الاثنان معًا لزيادة كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى 34.85 ٪. يكمن جوهر هذا الهيكل في اختراق هندسة الواجهة. قام فريق Longi بتطوير استراتيجية تخميل متداخلة. من خلال التأثير التآزري لجزيئات الفلوريد الليثيوم (LIF) وجزيئات الإيثيلينيديامين ديوايد (EDAI) ، فإنه يمنع بشكل فعال إعادة التركيب غير الإكليني في الواجهة ويحسن كفاءة نقل الناقل.

تجدر الإشارة إلى أن سرعة تكرار التكنولوجيا من Longi تتجاوز بكثير توقعات الصناعة: لقد تجاوزت الكفاءة 33.9 ٪ في نوفمبر 2023 ، وارتفعت إلى 34.6 ٪ في يونيو 2024 ، وصلت إلى مستوى جديد معهد أبحاث الطاقة النظيفة ، وجامعة هونغ كونغ بوليتكنيك. على سبيل المثال ، يوفر البحث عن فريق البروفيسور لي ياوين في جامعة سوتشو في تنظيم الإجهاد الشبكي في بيروفسكايت الدعم الرئيسي لتحسين استقرار البطارية ؛ ساهم معهد Huaneng Clean Energy Research Experience بخبرة هندسية في إعداد المكونات الكبيرة والتطبيق الصناعي.

اختراق في سقف الكفاءة

تصل كفاءة الحد النظري لخلايا ترادفية السيليكون البلورية بيروفسكايت إلى 43 ٪ ، مما يتجاوز بكثير 29.4 ٪ من خلايا السيليكون البلورية الواحدة. كفاءة Longi بنسبة 34.85 ٪ قريبة من 80 ٪ من هذه القيمة النظرية ، مما يترك مجالًا كبيرًا لترقيات التكنولوجيا اللاحقة. إذا كانت تقنية التقريب الثلاثي (مثل بيروفسكايت/السيليكون البلوري/بيروفسكايت) تنضج في المستقبل ، فمن المتوقع أن تزيد الكفاءة إلى أكثر من 40 ٪ ، مما أعيد كتابة مشهد المنافسة الكفاءة بالكامل في صناعة الكهروضوئية.

التحسين التخريبي لهيكل التكلفة

تمثل تكلفة مادة السيليكون لخلايا السيليكون البلورية التقليدية حوالي 40 ٪ ، في حين أن خلايا ترادفية يمكن أن تقلل من تكلفة مادة السيليكون إلى أقل من 20 ٪ عن طريق تقليل سماكة رقائق السيليكون (من 180 ميكرون إلى أقل من 100 ميكرون) وزيادة توليد الطاقة لكل وحدة. بالإضافة إلى ذلك ، تستهلك عملية تحضير الحل لطبقة Perovskite (مثل طلاء الشق وطباعة الحبر) 1/10 فقط من طاقة خلايا السيليكون البلورية ، مما يقلل من تكاليف التصنيع. تشير التقديرات إلى أن التكلفة المستوية للكهرباء (LCOE) للخلايا المكدسة يمكن تقليلها بنسبة 25 ٪ مقارنة مع خلايا PEC التقليدية ، ولديها قدرة تنافسية كبيرة في الخلايا الكهروضوئية الموزعة و BIPV وغيرها من السيناريوهات.

إطلاق تأثير التآزر في السلسلة الصناعية

إن اختراقات Longi التكنولوجية ستسرع نضج سلسلة صناعة Perovskite. على سبيل المثال ، زاد زجاج TCO (أكسيد موصل شفاف) ، كمواد رئيسية لطبقة Perovskite ، من معدل توطينه من 30 ٪ في 2023 إلى 70 ٪ في عام 2025 ؛ زادت تقنية الكتب الليزر الكبيرة التي طورها معهد Huaneng Clean Archand Research من عائد وحدات Perovskite من 85 ٪ إلى 95 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم تعاون Longi مع إلكترونيات GCL-Poly البصرية ، والكاثوليكية الضوئية لشركة Xianna وغيرها من الشركات ، ببناء البيئة الصناعية التعاونية "Perovskite-Corystalline".

على الرغم من أن اختراق الكفاءة مثير ، إلا أن التسويق لا يزال يواجه تحديات متعددة:

عنق الزجاجة الاستقرار والحياة

مواد Perovskite حساسة للماء ، والأكسجين ، والضوء ودرجة الحرارة ، وتفتقر إلى الاستقرار على المدى الطويل. لم تكشف خلايا Longi المكدسة بعد عن بيانات حياة محددة ، لكن الصناعة تعتقد عمومًا أن حياتها T80 (الوقت الذي تستغرقه الكفاءة إلى 80 ٪) يحتاج إلى تجاوز 5 ، 000 لتلبية المتطلبات التجارية. لحل هذه المشكلة ، قد يكون Longi قد اعتمد المسارات التقنية التالية:

تخميل الواجهة: على سبيل المثال ، يمكن لاستراتيجية تعقيد مضيف المضيف المزدوجة التي طورها فريق تشانغ هونغ في جامعة فودان إطالة عمر خلايا بيروفسكايت إلى 1050 ساعة.

تقنية التغليف: يمكن لتكنولوجيا تحسين الجرافين بوليمر في معهد أبحاث الطاقة النظيفة في هوانينج أن تزيد من عمر وحدات بيروفسكايت إلى 3،670 ساعة.

تعقيد عملية الإنتاج الضخم

تتطلب خلايا ترادفية ثنائية الطرف تحكمًا دقيقًا في مطابقة الشبكة وتواصل الواجهة بين طبقة Perovskite وطبقة السيليكون البلورية. يجب حل المشكلات التالية أثناء الإنتاج الضخم:

توحيد الفيلم الرقيق: يجب التحكم في سمك طبقة Perovskite في 300-500 ، ويجب أن يكون انحراف السمك أقل من 5 ٪.

Process compatibility: There is a contradiction between the high-temperature process of crystalline silicon cells (>800 درجة) وإعداد درجات الحرارة المنخفضة لبيروفسكيت (<150℃), and new materials such as low-temperature silver paste need to be developed.

السياسة وعدم اليقين في السوق

على الرغم من أن "الخطة الخمسية الرابعة عشرة" في البلاد يسرد بيروفسكيت كتقنيات رئيسية ، إلا أن هناك حاليًا نقص في سياسات الدعم الواضحة ومعايير الصناعة. بالإضافة إلى ذلك ، لم يتم تحديد نظام إعادة التدوير لمكونات Perovskite بعد ، وقد تسبب قضايا التلوث القيادية نزاعات بيئية.

علامات اختراق كفاءة 34.85 ٪ على قفزة التكنولوجيا الكهروضوئية من "هيمنة السيليكون البلورية" إلى "عصر مكدسة". هذا الاختراق ليس انتصارًا تكنولوجيًا فحسب ، ولكنه أيضًا نموذج للابتكار التعاوني في السلسلة الصناعية - أبحاث المواد بجامعة سوتشو ، والقدرات الهندسية في هوانينج ، وتصميم أجهزة هونغ كونغ بوليتكنيك معًا تشكل حجر الزاوية في الاختراقات التكنولوجية.

إذا نظرنا إلى الأمام ، فإن خلايا ترادفية السيليكون البلورية بيروفسكايت ستعيد تشكيل المشهد الصناعي في المناطق التالية:

الخلايا الكهروضوئية الموزعة:خفيفة الوزن (وزن الوحدة النمطية<5 kg/㎡) and high power density (>400 واط/㎡) سوف تعزز الخصائص اندلاع BIPV ، والخلايا الكهروضوئية المثبتة على المركبات وغيرها من السيناريوهات.

محطات الطاقة المركزية:يمكن أن يقلل تحسين الكفاءة من احتلال الأراضي لكل وحدة مساحة ، وهو أكثر فائدة في المناطق ذات الموارد الأراضي الشحيحة.

استكشاف الفضاء:قد يوفر البحث وتطوير خلايا ترادفية مرنة حلول طاقة أكثر كفاءة لتحقيقات الفضاء السحيق.

ومع ذلك ، لا يزال الطريق إلى التسويق يحتاج إلى اختراق عقبات متعددة مثل الاستقرار وعملية الإنتاج الضخم ودعم السياسة. لقد أشار الاختراق التكنولوجي لـ Longi إلى الطريق للصناعة ، ولكن لتحقيق "ثورة Perovskite" ، لا تزال هناك حاجة إلى الجهود المشتركة لسلسلة الصناعة بأكملها. في السنوات الخمس المقبلة ، ستدخل صناعة الكهروضوئية في التحول المزدوج للتكرار التكنولوجي وإعادة الإعمار الصناعي ، وكفاءة Longi بنسبة 34.85 ٪ هي نقطة الانطلاق لهذا التحول.