Prancūzijos mokestis pasaulinėse Perovskite{0}}Silicon Tandem lenktynėse

The global solar industry is undergoing a quiet but profound transformation. For decades, crystalline silicon solar cells have dominated the market, steadily improving in efficiency while dropping in cost. But silicon is approaching its physical limits-the theoretical maximum efficiency for a single-junction silicon cell is around 29%, and commercial modules today already operate in the 25–26% range. To push beyond this ceiling, the industry is turning to a disruptive innovation: perovskitiniai{0}}silicio tandeminiai saulės elementai.

Ir Prancūzija, ko gero, netikėtai tapo viena grėsmingiausių žaidėjų šiose pasaulinėse lenktynėse.

Tandeminių ląstelių principas yra gana paprastas. Saulės elementas, turintis vieną sluoksnį, gali panaudoti tik nedidelę saulės šviesos dalį, nes silicis gali užfiksuoti tik infraraudonąją šviesą, tačiau praranda daug energijos, sugerdamas ultravioletinę ir matomą šviesą. Tačiau, kai ant silicio elemento dedame antrą sluoksnį iš perovskito medžiagos, galime surinkti daug platesnį saulės šviesos spektrą. Kitaip tariant, saulės energijos efektyvumas gali siekti net 42%, o silicio elemento - tik 20%.

Perovskitai yra įdomi medžiaga dėl savo unikalios struktūros. Jie yra daug žadantys, nes juos galima apdoroti naudojant žemos temperatūros metodus. Tačiau problema yra laboratorinių tyrimų rezultatus priartinti prie pramonės gaminių lygio.

Prancūzijos tandemo ambicijų esmė yraPrancūzijos alternatyviosios energijos ir atominės energijos komisija (CEA), veikiantis per jąNacionalinis saulės energijos institutas (INES)Chambéry mieste. Tai nėra periferinis mokslinių tyrimų darbas-tai viso- pramonės puolimas.

2025 m. sausio mėn. CEA-INES ir Italijos 3Sun-didžiausias saulės modulių gamintojas Europoje-paskelbė tandeminį perovskito-silicio elementą, kurio efektyvumas yra sertifikuotas30.8%9 cm² plote. Šis pasiekimas yra ypač reikšmingas dėl kameros dydžio: nors daugelis tarptautinių efektyvumo rekordų užfiksuoti naudojant mažyčius 1 cm² laboratorinius mėginius, CEA ir 3Sun pasiekė tokį našumą 9 cm² kameroje, o tai daug labiau reprezentuoja tai, ką galima perkelti į pramoninę gamybą. Vos per vienerius bendradarbiavimo metus komandos pagerino efektyvumą 2,4 procentinio punkto, nuo 28,4 % 2024 m. sausį iki 30,8 % 2025 m. sausį.

Šis įrašas nebuvo vienkartinis-. Iki 2025 m. vidurio CEA taip pat pasiekė30% efektyvumasant 8,2 cm² elemento, sertifikuoto Europos saulės bandymo įrenginio, ir puikus27,3% efektyvumasbeveik 100 cm2 Galbūt svarbiausia, kad etaloninės tandeminės ląstelės, stebimos lauke nuo 2024 m. gruodžio mėn. iki 2025 m. rugsėjo mėn.mažiau nei 1% nuostolių po devynių mėnesiųrealaus{0}}pasaulio poveikio. Stabilumas ilgą laiką buvo perovskito technologijos Achilo kulnas; šis rezultatas rodo, kad technologija sparčiai bręsta.

Be CEA{0}}INES, IPVF yra vienas iš svarbiausių Prancūzijos tandemų tinkle. 2026 m. birželio mėn. abi organizacijos bendradarbiavo, kad pasiektų nuostabų 31 % efektyvumo lygį, naudodamos 4-cm2 perovskito ir silicio tandeminį elementą. Ląstelė buvo pagaminta derinant nanotekstūrinį silicio saulės elementą, pagamintą TU Delfte, su perovskito elementu, sukurtu IPVF naudojant plyšio dažų dengimo metodą. Taigi IPVF dabar dirba su integruotomis sistemomis, kurios sujungia abi ląsteles, kad pasiektų dar didesnį efektyvumą.
IPVF taip pat pasiekė vertą 16,8 % efektyvumo lygį naudojant mini -modulį (10 cm × 10 cm dydžio), pagrįstą bifacialiniu perovskito saulės elementu. Institutas planuoja toliau plėtoti mini{5}}modulį, padidindamas jo dydį iki 60 cm × 30 cm.

Prancūzijos tandemo strategija neapsiriboja tyrimų laboratorijomis. Formuojasi pramoninių projektų plejada:

Voltec saulės, prancūzų modulių gamintojas, apsaugotas9,3 mlnPrancūzijos aplinkosaugos agentūra „Ademe“, kad paspartintų perovskito{0}}silicio tandemo plokščių gamybą. Kartu su IPVF „Voltec“ vykdo projektą „STAFF“ (Souveraineté Industrielle tandem de Fabrication Française) pagal iniciatyvą „France 2030“, siekdama sukurti vietinę tandeminių technologijų gamybos bazę. Partneriai išsikėlė ambicingus tikslus: iki 2025 m. patekti į rinką ir padidinti gamybos pajėgumus iki 2025 m.5 GW iki 2030 m.

HoloSolis, kitas Prancūzijos saulės energijos kūrėjas, stato a5 GWSaulės modulių gamykla Sarreguemines mieste, šiaurės rytų Prancūzijoje, planuojama pradėti gaminti 2027 m. Nors gamykloje iš pradžių bus naudojama TOPCon silicio technologija, HoloSolis aiškiai parodė, kad jos ambicijos apima perovskito -silicio tandeminius elementus, aktyviai pozicionuojant kitą pramonės šuolį.

Tuo tarpu CEA partnerystė su 3Sun-, kuri Sicilijoje atidarė pirmąją Europoje didelio{2}}efektyvumo heterosandūrinių plokščių gamyklą, kurios planuojama 3 GW-galia, sukuria galingą franko-italų ašį tandeminei industrializacijai.

Prancūzijos tandemo stūmimo pasekmės yra toli už akademinio girtavimosi teisės. Pakeitus dabartines silicio technologijas (25–26 % naudingumo koeficientas) tandeminiais elementais, siekiančiais 30–31 %, elektros gamyba padidėtųdaugiau nei 20 proc.tuo pačiu sumažinant žemės naudojimą ir CO₂ poveikį maždaug tiek pat. Pasaulio lenktynėse dėl dekarbonizacijos šie skaičiai keičiasi.

Taip pat yra strateginis aspektas. Kaip sakė CEA atstovas François Legalland: "Azijos fotovoltinių modulių gamybos dominavimas nėra neišvengiamas. Mokslinių tyrimų institucijos ir pramonės dalyviai vis dar gali būti konkurencingi Europoje. Tai puiki žinia mūsų pramonės ir energetikos suverenitetui". Prancūzija siekia ne tik efektyvumo rekordų{4}}, bet ir gamybos nepriklausomybės.

Prancūzija nėra vienintelė šių pastangų dalyvė. Oxford PV (JK{1}}Vokietija), Qcells (Pietų Korėja-Vokietija) ir daugybė Kinijos bei Amerikos korporacijų naudojasi panašiomis tandemo technologijomis. Pasaulinė perovskito -silicio baterijų rinka, kurios dydis 2025 m. sieks apie 167 mln. USD, iki 2032 m. pasieks 1,875 mlrd. USD, o CAGR sieks 42,1 proc.
Nepaisant to, Prancūzija šiose lenktynėse užėmė ypatingą vietą. Prancūzija pristato nenumaldomą pirmaujančių tyrimų centrų (CEA-INES, IPVF), plataus viešojo sektoriaus finansavimo (France 2030, Ademe) ir vis daugiau privataus sektoriaus investuotojų (Voltec, HoloSolis, 3Sun), dirbančių viena kryptimi, derinį. „Tandem Made in France“ tikslas virsta operacine realybe.

Iššūkiai išlieka. Didelė kliūtis yra padidinti iki -viso dydžio modulių išlaikant efektyvumą, užtikrinant ilgalaikį-patvarumą ir mažinant išlaidas. Bet trajektorija aiški. Vos per kelerius metus Prancūzija iš saulės energijos gamybos pasekėjos tapo naujos kartos fotovoltinės technologijos lydere. Pasaulinės perovskito -silicio tandemo lenktynės toli gražu nesibaigė,-tačiau Prancūzija tvirtai įsitvirtino kaip pretendentė stebėti.