Китайская объединённая команда установила рекорд эффективности 24,0% для перовскитного модуля площадью 810 см²

Репортаж от Wedoany，Совместная исследовательская группа Нанкинского университета (Nanjing University) и специализированного предприятия по перовскитной фотовольтаике Renshine Solar (仁烁光能) изготовила перовскитный солнечный модуль с апертурной площадью 810 см², чья независимо подтверждённая эффективность преобразования мощности достигла 24,0%. Автор-корреспондент Ke Xiao сообщил pv magazine, что этот результат представляет собой мировой рекорд эффективности для перовскитных модулей данного размера и был подтверждён компанией TÜV SÜD (TÜV南德意志集团) в Китае.

Перовскитные ячейки в модуле были пассивированы с использованием химически стабильных карбоксилатных свинцовых пассиваторов (LCP) на основе диолеата свинца (Pb(OA)₂). По заявлению исследовательской группы, данное решение улучшило перенос носителей заряда; в то время как традиционные галогенидные аммониевые пассиваторы (AHP) при сочетании со щелевым нанесением покрытия и последующей сушкой в вакуумной камере (VCD) часто сталкиваются с проблемами химической, термической или межфазной нестабильности.

Исследователи наблюдали, что обработка AHP вызывает неравномерное осаждение, макроскопические дефекты и значительную гетерогенность фотолюминесценции (PL); напротив, обработка LCP создаёт однородные, гидрофобные плёнки с повышенной устойчивостью к влаге, термическому напряжению и ультрафиолетовой деградации.

Команда применила LCP к перовскитным плёнкам с обогащённой йодидом формамидиния (FAI) поверхностью, формируя химически связанный чёткий пассивирующий слой, который обеспечивает защиту окружающей среды при сохранении эффективного извлечения заряда. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) подтвердила химическую связь между LCP и обогащённой FAI поверхностью; измерения фотолюминесценции показали, что время жизни носителей увеличилось с 264 нс до 706 нс, что указывает на уменьшение межфазных ловушек и повышение качества пассивации. Используя ячейки, изготовленные с этим методом пассивации, исследователи построили модуль площадью 810 см², но не раскрыли подробную техническую информацию о его архитектуре.

В стандартных условиях испытаний этот модуль площадью 810 см² достиг рекордной эффективности преобразования мощности 24,2%, а независимо подтверждённая эффективность составила 24,0%; напряжение холостого хода составило 53,46 В, ток короткого замыкания — 0,436 А, фактор заполнения — 83,40%. Ke Xiao сообщил, что модуль сохранял стабильную выходную мощность 19,4 Вт при отслеживании точки максимальной мощности (MPPT) и является первым перовскитным солнечным модулем с апертурной площадью более 800 см² и эффективностью свыше 24%.

Исследовательская группа также изготовила 150 модулей площадью 0,72 м² со средней выходной мощностью 144 Вт. Лучший из них имел подтверждённую эффективность 22,0% и выходную мощность 158,4 Вт, что является рекордом эффективности для модулей метрового размера; этот модуль стабильно работал с мощностью более 158 Вт в течение более двух часов в режиме MPPT.

Ke Xiao добавил, что в испытаниях по стандартам Международной электротехнической комиссии (International Electrotechnical Commission, IEC) LCP значительно повысил долговечность модулей. После 1300 часов воздействия влажного тепла модули с LCP потеряли лишь 2% от начальной эффективности, тогда как модули с AHP потеряли 39%; модули с LCP показали незначительную деградацию после 300 термических циклов, сохранили 96% начальной эффективности после 2200 часов работы в режиме MPPT и 95% начальных характеристик после ультрафиолетового старения.

Все модули, модифицированные LCP, прошли требования надёжности стандарта IEC 61215. Полевой мониторинг показал, что их удельная выработка энергии выше, чем у кремниевых модулей с туннельным оксидным пассивирующим контактом (TOPCon). Команда резюмировала, что сочетание обработки с высоким давлением насыщенного пара (SVP) и химически стабильной пассивации LCP обеспечивает путь к промышленному производству эффективных, долговечных и масштабируемых перовскитных фотоэлектрических модулей метрового размера.

Соответствующие результаты были опубликованы в журнале Nature (《自然》) под названием «Пассивация карбоксилатами свинца для перовскитных солнечных модулей метрового размера» (Lead carboxylates passivation for meter-scale perovskite solar modules).