Перовскитные солнечные элементы (ПСЭ) — новое слово в солнечной энергетике. Они обещают высокий КПД и дешевое производство, но пока их стоимость — 0,57 доллара за ватт, что дороже кремниевых аналогов.

Группа ученых под руководством профессора Лиюаня Хана из Шанхайского университета Цзяо Тун провела детальный разбор: что мешает ПСЭ стать выгоднее кремния и как это исправить.

Результаты опубликованы в издании Nano-Micro Letters.

Где основные расходы

70% себестоимости — материалы  (стекло с проводящим покрытием, органические слои). Остальное — оборудование и эксплуатация. Чтобы конкурировать с кремнием, нужно:

• поднять КПД до 25%,
• увеличить срок службы до 25 лет,
• снизить затраты на материалы и производство.

Как удешевить технологию

• Повысить выход годных пластин — если брак сократится с 50% до 10%, цена упадет с 0,57 до 0,32 долларов за ватт.
• Искать замену дорогим компонентам — например, использовать оксиды олова или титана вместо дорогого фуллерена (C60).
• Масштабировать производство — чем больше заводы, тем дешевле оборудование.

Когда ждать прорыва

В ближайшие 4–5 лет ПСЭ смогут выйти на 20% КПД и почти безбраковочное производство. Но даже тогда их стоимость (0,24 долларов за ватт) будет выше кремниевых панелей. Поэтому первые рынки для перовскитов — гибкая электроника, прозрачные элементы, устройства для помещений.

Чтобы догнать кремний, нужно улучшить стабильность, найти дешевые аналоги проводящих слоев и упростить сборку. Если все получится, ПСЭ изменят правила игры — но пока рано говорить о массовом внедрении.

Работа дает четкую дорожную карту для инвесторов и производителей: показывает, какие параметры критичны для снижения цены (КПД, срок жизни, себестоимость материалов). Это ускорит коммерциализацию, предотвратит вложения в тупиковые направления. Например, уже ясно, что без стабильности 25 лет ПСЭ не выиграют у кремния — значит, исследования сфокусируются на долговечности, а не только на рекордных КПД.

Отметим, что авторы исследования оптимистично оценивают сроки выхода на 25% КПД и 25-летнюю стабильность. На практике деградация перовскитов под влагой и ультрафиолетом остается проблемой, а ускоренные тесты старения часто не отражают реальных условий. Также не учтены логистические расходы — хрупкие перовскитные слои могут требовать дорогой упаковки.

Ранее ученые нашли способ продлить жизнь перовскитным солнечным элементам.