תאים סולאריים של טנדם טנדם כפול של לונגי יש יעילות של 34.85%

באפריל 2025 הודיעה לונגי כי תאי סולארי סיליקון-פרובסקייט גבישיים שפותחו באופן עצמאי אושרו על ידי המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) של ארצות הברית, עם יעילות להמרת חשמל של 34.85%, ושוב שוב את הרשומה הגלובלית של מסלול טכנולוגי זה. פריצת דרך זו לא רק מסמנת את כניסת הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית לעידן חדש של "34%+", אלא גם פירושה שתאים מוערמים סיליקון-פרובסקיט גבישים פרצו רשמית את גבול היעילות התיאורטית של תאים צומת יחיד (33.7%), והניחו את הדור הבא של תאים פוטו-וולטיים של אולטרה-גבוהים.

הנתיב הטכני של לונגי מבוסס על תאי סיליקון גבישיים, ומשיג השלמה ספקטרלית באמצעות תכנון ערמה של שכבות perovskite. באופן ספציפי, שכבת perovskite (פס של כ- 1.7 eV) אחראית לספיגת חלק האור הנראה, ואילו שכבת הסיליקון הגבישית (פס של 1.1 eV) לוכדת אור אינפרא אדום. השניים עובדים יחד כדי להגדיל את יעילות המרת האנרגיה הסולארית ל 34.85%. הליבה של מבנה זה נעוצה בפריצת הדרך של הנדסת ממשקים. צוות LONGI פיתח אסטרטגיית פסיבציה שכבה כפולה שזורה. באמצעות ההשפעה הסינרגיסטית של מולקולות ליתיום פלואוריד (LIF) ומולקולות אתילנדימין דיודיד (EDAI), היא מדכאת ביעילות רקומבינציה לא קרקעית בממשק ומייעלת את יעילות העברת הספק.

ראוי לציין כי המהירות של איטרציה הטכנולוגית של לונגי עולה בהרבה על הציפיות בתעשייה: היעילות עלתה על 33.9% בנובמבר 2023, עלתה ל -34.6% ביוני 2024 והגיעה לשיא חדש באפריל 2025. יכולת "איטרציה מהירה" נובעת ממערכת המו"פ שלה של "ייצור ייצור המוני, ייצור R&D, ודור שיתוף פעולה עם שיתוף פעולה עם שיתוף פעולה עם So-So-So-Toputions Ostons on So-toputions Ostonso intoant inoptions. המכון לחקר אנרגיה נקייה, והאוניברסיטה הפוליטכנית בהונג קונג. לדוגמה, המחקר של הצוות של פרופסור לי יואן באוניברסיטת סוכוב בנושא ויסות מתח סריג פרובסקייט מספק תמיכה מרכזית לשיפור יציבות הסוללה; המכון לחקר אנרגיה נקייה של Huaneng תרם ניסיון הנדסי בהכנה של רכיבים באזור גדול ויישום תעשייתי.

פריצת דרך בתקרת היעילות

יעילות הגבול התיאורטית של תאי טנדם סיליקון-פרובסקייט גבישים גבוהה ככל 43%, והרבה עולה על 29.4% מתאי הסיליקון הגבישי הבודדים. היעילות של 34.85% של LONGI קרובה ל 80% מהערך התיאורטי הזה, ומשאירה מקום רב לשדרוגי טכנולוגיה עוקבים. אם טנדם הצומת המשולש (כגון טכנולוגיית פרובסקייט/סיליקון גבישי/פרובסקייט) מתבגר בעתיד, הצפוי להיות מוגבר עוד יותר ליותר מ- 40%, מה שמסביר לחלוטין את נוף התחרות היעילות של התעשייה הפוטו-וולטאית.

אופטימיזציה משבשת של מבנה העלויות

עלות חומר הסיליקון של תאי סיליקון גבישיים מסורתיים מהווה כ- 40%, ואילו תאי הטנדם יכולים להפחית את עלות חומר הסיליקון בפחות מ- 20% על ידי הפחתת עובי פליקי הסיליקון (מ 180 מיקרומטר לפחות מ- 100 מיקרומטר) והגדלת ייצור החשמל לאזור היחידה. בנוסף, תהליך הכנת הפתרונות של שכבת perovskite (כגון ציפוי חריץ והדפסת דיו) צורך רק 1/10 מהאנרגיה של תאי סיליקון גבישיים, מה שמפחית עוד יותר את עלויות הייצור. ההערכה היא כי ניתן להפחית את העלות המותאמת של החשמל (LCOE) של תאים מוערמים ב- 25% בהשוואה לתאי PERC מסורתיים, ויש לה תחרותיות משמעותית בפוטו -וולטאים מבוזרים, BIPV ותרחישים אחרים.

שחרור אפקט סינרגיה של רשת תעשייתית

פריצות הדרך הטכנולוגיות של לונגי יאיצו את בגרותה של שרשרת התעשייה Perovskite. לדוגמה, זכוכית TCO (תחמוצת מוליכה שקופה), כחומר מפתח לשכבת הפרובסקייט, הגדילה את שיעור הלוקליזציה שלה מ- 30% בשנת 2023 ל- 70% בשנת 2025; טכנולוגיית סקוטאות הלייזר באזור הגדול שפותחה על ידי המכון לחקר האנרגיה הנקי של Huaneng הגדילה את התשואה של מודולי פרובסקייט מ- 85% ל- 95%. בנוסף, שיתוף הפעולה של LONGI עם GCL-Poly OptoElectronics, Xianna OptoElectronics וחברות אחרות בונה אקולוגיה תעשייתית שיתופית "perovskite-crystalline".

למרות שפריצת הדרך היעילות מרגשת, המסחור עדיין עומד בפני אתגרים מרובים:

יציבות וצוואר בקבוק חיים

חומרי perovskite רגישים למים, חמצן, אור וטמפרטורה, וחסרי יציבות לטווח הארוך. התאים הערומים של לונגי טרם חשפו נתוני חיים ספציפיים, אך בדרך כלל התעשייה מאמינה כי חיי ה- T80 שלה (הזמן שלוקח ליעילות לריקבון ל 80%) צריכים לעלות על 5, 000 שעות כדי לעמוד בדרישות המסחריות. כדי לפתור בעיה זו, ייתכן ש- LONGI אימץ את הנתיבים הטכניים הבאים:

פסיבציה ממשקית: לדוגמה, אסטרטגיית המורכבות הכפולה-אורח-אורח כפולה שפותחה על ידי הצוות של ג'אנג הונג באוניברסיטת פודן יכולה להאריך את חייהם של תאי פרובסקייט ל -1,050 שעות.

טכנולוגיית אריזה: טכנולוגיית שיפור הגרפן-פולימרים של המכון לחקר האנרגיה הנקייה של Huaneng יכולה להגדיל את חייהם של מודולי Perovskite ל -3,670 שעות.

מורכבות תהליך ייצור המוני

תאי טנדם כפולים-סופניים דורשים שליטה מדויקת על התאמת הסריג ומגע הממשק בין שכבת הפרובסקייט לשכבת הסיליקון הגבישית. יש לפתור את הבעיות הבאות במהלך ייצור המוני:

אחידות סרט דק: יש לשלוט על עובי שכבת perovskite ב 300-500 ננומטר, וסטיית העובי צריכה להיות פחות מ- 5%.

Process compatibility: There is a contradiction between the high-temperature process of crystalline silicon cells (>800 מעלות) וההכנה בטמפרטורה נמוכה של פרובסקטים (<150℃), and new materials such as low-temperature silver paste need to be developed.

מדיניות וחוסר וודאות בשוק

אף על פי ש"תוכנית החמש שנים "של המדינה מופיעה בפרובסקטים כטכנולוגיות מרכזיות, יש כיום חוסר במדיניות סבסוד ברורה ותקני התעשייה. בנוסף, מערכת המיחזור לרכיבי perovskite טרם נקבעה, ונושאי זיהום עופרת עלולים לגרום לסכסוכים סביבתיים.

פריצת דרך היעילות של לונגי 34.85% מסמנת את קפיצת הטכנולוגיה הפוטו -וולטאית מ"דומיננטיות סיליקון גבישית "ל"עידן מוערם". פריצת דרך זו היא לא רק ניצחון טכנולוגי, אלא גם מודל של חדשנות שיתופית ברשת התעשייה - המחקר החומרי של אוניברסיטת סוז'ו, יכולות ההנדסה של הואננג, ועיצוב המכשירים של הפוליטכניקה של הונג קונג מהווים יחד את הפריצות הטכנולוגיות.

במבט קדימה, תאי טנדם סיליקון-פרובסקייט גבישיים יעצבו מחדש את הנוף התעשייתי באזורים הבאים:

פוטו -וולטאי מופץ:משקל קל (משקל המודול<5 kg/㎡) and high power density (>400 W/㎡) מאפיינים יקדם את פרוץ ה- BIPV, פוטו וולטאים רכוב על רכב ותרחישים אחרים.

תחנות כוח ריכוזיות:שיפור יעילות יכול להפחית את כיבוש הקרקע לכל שטח יחידה, וזה יתרון יותר באזורים עם משאבי קרקע נדירים.

חקר החלל:המחקר והתפתחותם של תאי טנדם גמישים עשויים לספק פתרונות אנרגיה יעילים יותר לבדיקות שטח עמוק.

עם זאת, הדרך למסחור עדיין צריכה לפרוץ מכשולים מרובים כמו יציבות, תהליך ייצור המוני ותמיכה במדיניות. הפריצה הטכנולוגית של לונגי הצביעה על הדרך לתעשייה, אך כדי להשיג את "המהפכה הפרובסקית", עדיין יש צורך במאמצים המשותפים של שרשרת התעשייה כולה. בחמש השנים הבאות, התעשייה הפוטו -וולטאית תביא לשינוי כפול של איטרציה טכנולוגית ושחזור תעשייתי, והיעילות של לונגי 34.85% היא נקודת המוצא של טרנספורמציה זו.