- Гнучкий перовськітний модуль із WVTR ≈ 5,0 × 10⁻³ г/м²/день зберіг 84% своєї потужності після 2000 годин при 85°C/85% відносної вологості (Damp-Heat).
- Японія субсидує Sekisui Chemical для будівництва заводу з виробництва плівкових перовськітів потужністю 100 МВт до 2027 року, щоб досягти близько 20 ГВт потужності до 2040 року.
- Anker продемонструвала пляжну парасольку на перовськітах на CES 2025.
- Гнучкий тандем перовськіт/кремній досяг сертифікованого ККД 29,88% у малогабаритному дослідницькому пристрої.
- Китайський стартап представив гнучкий модуль розміром 1,2 м × 1,6 м, номіналом 260–300 Вт і вагою 2,04 кг (≈147 Вт/кг).
- Кілька виробників пройшли випробування на надійність IEC 61215/61730 (включаючи 3× damp-heat/thermal cycling), що свідчить про прогрес у напрямку стандартів для гнучких модулів.
- Виробництво roll-to-roll дозволяє виготовляти пристрої при температурі <150°C, з техніко-економічним прогнозом ~$0,7/Вт при 1 000 000 м²/рік.
- Бар’єрні плівки та крайові ущільнення є критичними; стратегії включають PIB-адгезиви та ламінування з низьким напруженням для зменшення термічних/механічних пошкоджень.
- Зусилля з управління свинцем включають зовнішні бар’єрні інкапсулянти та внутрішні домішки для іммобілізації Pb, а також плани переробки після закінчення терміну служби.
- Пілотні проєкти на фасадах будівель у Японії та демонстрації на Expo 2025 вказують на фасади будівель, вигнуті поверхні та портативні пристрої як найближчі цілі.
Ультратонкі перовськітні фотоелементи, ламіновані на гнучкі плівки, переходять із лабораторії на ринок. Японія інвестує великі кошти (мільярди), і з’являються перші продукти та пілотні проєкти. Обіцянка: легке живлення на вигнутих або обмежених за вагою поверхнях із швидким, низькотемпературним, roll-to-roll виробництвом. Перешкоди: довговічність (волога/тепло), безпечне управління свинцем і сертифікація, якій довіряють банки. [1], [2], [3]
Що ми маємо на увазі під “фотовольтаїкою з перовськітів у гнучких ламінатах”
Перовськіти — це клас кристалічних матеріалів, які дуже ефективно перетворюють світло на електрику і можуть виготовлятися з чорнил при низьких температурах. Гнучкі ламінати упаковують ці елементи між полімерними бар’єрними плівками та клеями (замість важкого скла), створюючи тонкі, легкі сонячні листи, які можуть згинатися та пристосовуватися до поверхонь, таких як фасади, мембрани, транспорт, намети та IoT-пристрої. [4][5] [6]
Типова гнучка структура виглядає так (спереду назад):
- прозорий полімерний субстрат (наприклад, PET або PI) з тонким провідним шаром,
- шари транспорту електронів/дір,
- поглинач перовськіту,
- тонкий задній електрод (метал, вуглець або прозорий провідник),
- інкапсулюючий клей (POE/EVA/PIB тощо),
- ультрабар’єрна тильна плівка (щоб не пропускати воду/кисень), плюс крайові ущільнення. [7], [8]
Чому ламінати важливі: водяна пара швидко пошкоджує перовськіти, тому швидкість проникнення водяної пари (WVTR) та процес ламінування визначають термін служби. У нещодавніх тестах модулі з найщільнішим бар’єром у дослідженні (WVTR ≈ 5.0 × 10⁻³ г/м²/день) зберегли 84% своєї потужності після 2 000 год при 85 °C/85% RH (Damp‑Heat). Слабші бар’єри виходили з ладу значно раніше. [9]
Що змінилося у 2024–2025 роках?
- Національний поштовх Японії. Уряд підтримує гнучкі перовськіти, щоб кинути виклик домінуванню Китаю у сфері сонячної енергетики, зокрема надаючи великі субсидії компанії Sekisui Chemical для будівництва 100 МВт заводу з виробництва плівкових перовськітів до 2027 року. Мета Японії — ~20 ГВт потужності перовськітів до 2040 року. [10], [11], [12]
- Перші демонстрації, наближені до споживача. Anker представила парасольку для пляжу на перовськітах на CES 2025 (маркетингові заяви сміливі та не підтверджені незалежно), що демонструє, як перовськіти можуть живити вигнуті, портативні пристрої. [13]
- Рекорди ефективності гнучких пристроїв. Дослідники повідомили про 29,88% сертифікованої ефективності для гнучкого монолітного тандему перовськіт/кремній (мала площа, дослідний зразок) — це досягнення, що скорочує розрив між гнучкими та жорсткими пристроями. [14]
- Більші гнучкі модулі. Китайський стартап представив 1,2 м × 1,6 м гнучкий модуль з номінальною потужністю 260–300 Вт і вагою лише 2,04 кг (~147 Вт/кг), що вказує на високу питому потужність для поверхонь з обмеженням по вазі. (Заявлено виробником; рання стадія.) [15]
- На шляху до банківської привабливості. Декілька китайських виробників повідомили про проходження режимів надійності IEC 61215/61730 (і навіть 3× прискорене старіння) — поки що переважно для жорстких перовськітних модулів, але це свідчить про швидкий прогрес у напрямку стандартизованої довговічності. [16]
«Коли у вас є технологія на дуже ранній стадії, ви маєте можливість спроектувати її краще». — Джої Лютер, NREL. [17]
Як виготовляють гнучкі перовськітні ламінати (і чому інкапсуляція — це питання виживання)
- Виготовлення пристроїв при низькій температурі
Перовськітні шари та контакти можна друкувати або наносити при температурі <150 °C і масштабувати за допомогою roll‑to‑roll інструментів — тієї ж логіки виробництва, що використовується для пакування або батарейних фольг. Техніко-економічне дослідження 2024 року для повністю R2R-перовськітів прогнозувало ~$0,7/Вт при 1 000 000 м²/рік з потенціалом подальшого зниження вартості при масштабуванні ліній. [18] - Ламінування та клеї
Звичайне ламінування для сонячних модулів (скляних) використовує ~150–160 °C для зшивання POE/EVA. Така температура може пошкодити перовськіти, тому з’явилися дві стратегії:- Сконструювати елемент, щоб витримати вакуумне ламінування при 150 °C (наприклад, внутрішні дифузійні бар’єри, ALD SnOₓ), абоЗнизити навантаження/температуру ламінування за допомогою в’язкоеластичних PIB-основних клеїв або підходів з кімнатною температурою/низьким тиском, зменшуючи термічний/механічний шок. [19], [20], [21]
- Бар’єрні плівки та крайові ущільнення
Волога є основним режимом відмови. Окрім високоякісних бар’єрних плівок (часто багатошарові неорганічні/органічні структури), крайові ущільнювачі (наприклад, бутил) та адгезивні хімічні речовини налаштовують для блокування води та фіксації свинцю у разі пошкодження. Декілька оглядів і досліджень 2024–2025 років каталогізують сильних кандидатів на роль інкапсулянтів і стратегії секвестрації свинцю. [23], [24], [25]
«Перевськітні сонячні елементи… пропонують унікальні можливості… Однак стабільність… слабка порівняно з традиційними матеріалами, що можна покращити… інкапсуляцією бар’єрними плівками». — Проф. Такаші Мінемото, університет Ріцумейкан. [26]
Знімок продуктивності (2025)
- Лабораторні гнучкі тандеми:29,88% сертифіковано (перевськіт/кремній, мала площа). [27]
- Комерціалізація одноструктурних модулів: Заявлені гнучкі модулі 260–300 Вт при 2,04 кг; інші повідомляють про 18,1% ефективності модуля (жорсткий), підтверджено NREL — що свідчить про швидке зростання ефективності на рівні модуля. [28]
- Механічна довговічність: Гнучкі елементи зберігають ~96% ефективності після 10 000 згинань при радіусі 5 мм, про що повідомлялося у дослідженні 2024 року; тандеми з тонким Si зберігали продуктивність після 2 000 циклів згинання. (Налаштування тестів різняться.) [29][30]
«Ми впровадили концепцію композитних матеріалів у дизайн інтерфейсу… досягнувши результатів, недосяжних для традиційної інтерфейсної інженерії». — д-р Го Пенфей, HKUST. [31]
Де найкраще застосовуються гнучкі ламінати
- Оболонки/мембрани будівель — легкі дахи, вигнуті фасади, тимчасові конструкції. У Японії випробували плівкові перовськіти на зовнішніх поверхнях будівель, а на Expo 2025 демонструють перовськітові плівки у громадських просторах. [32], [33]
- Транспорт і мобільність — вигнуті поверхні (дахи, обтічники), причепи та дрони виграють завдяки високому Вт/кг і гнучкості. [34]
- Портативні пристрої та IoT — парасолі, намети, вивіски та малопотужні пристрої, де важливіші чутливість при слабкому освітленні та форм-фактор, ніж абсолютна ціна за Вт. [35]
Безпека та сталість: питання свинцю (і реальні рішення)
Більшість високоефективних перовськітів містять невелику кількість свинцю. Ризик виникає, якщо модуль зламано і залито водою. Заходи зменшення ризику включають:
- Зовнішні: щільні бар’єрні плівки + міцні крайові ущільнення + інкапсулянти, що зв’язують свинець, для фіксації Pb у разі пошкодження ламінату.
- Внутрішні: домішки й добавки, які зв’язують свинець всередині мікроструктури перовськіту; конструкції, що сприяють переробці наприкінці життєвого циклу. [36], [37], [38]
Банкованість і стандарти: яким буде “якісний” продукт
- Тестування модулів: Проходження IEC 61215/61730 є базовою вимогою для зовнішніх PV. У 2025 році виробники повідомили про сертифікацію (переважно жорстких перовскітів), включаючи потрійне старіння (3× волога-спека/термоциклювання), що є сильним індикатором довговічності. Гнучкі модулі повинні відповідати подібним або адаптованим критеріям у міру розвитку стандартів. [41]
- Виробнича сумісність: Стандартне вакуумне ламінування при ~150 °C створює напругу для перовскітів — тому або використовуйте стеки пристроїв, стійкі до ламінування, або низьконапружені клеї/преси. [42][43]
- Бар’єрна ефективність: Керовані дослідження пов’язують WVTR безпосередньо з виживанням при вологій спеці; обирайте плівки з ультранизьким WVTR і перевірені крайові ущільнення. [44]
Вартість і економіка (рано, але обнадійливо)
- Нові R2R-лінії (друк/slot-die, blade, PVD/ALD для контактів) можуть досягти ~$0.7/Вт у масштабі, з подальшим зниженням за рахунок навчальної кривої. LCOE найбільше залежить від ефективності та тривалості служби; аналізи показують, що перовскіти стають привабливими, коли модулі перетинають ~20–24% і служать 15–25+ років, особливо у легких/гнучких нішах із заощадженням на BOS. [45][46]
Дрібний шрифт: реалії останніх двох років
- Хайп проти загартування: Поряд із реальним прогресом деякі відомі піонери гнучких технологій зазнали фінансових труднощів (наприклад, Saule Technologies повідомила про серйозну кризу у 2025 році). Сприймайте яскраві демонстрації та маркетингові характеристики з належною обережністю. [47][48]
- Заявам потрібні дані від третьої сторони: Ранні споживчі пристрої (наприклад, перовськітова парасоля) наводять вражаючі коефіцієнти ефективності, але незалежна перевірка трапляється рідко. Запитуйте сертифіковані протоколи випробувань. [49]
Як оцінити гнучкий перовськітовий ламінат сьогодні
Запитуйте у постачальників:
- Підтвердження сертифікації: Протоколи випробувань IEC 61215/61730 (або еквівалентні) для конкретної ревізії продукту. [50]
- Характеристики бар’єру: Значення WVTR/OTR для ламінату та системи герметизації країв; результати випробувань на вологу та тепло (85 °C/85% RH) і УФ. [51]
- Термічне вікно процесу: Температура/час ламінування та докази, що пристрій витримує процес (наприклад, PCE до/після ламінування, EL-зображення). [52]
- Механічні дані: Радіус вигину та кількість циклів, при яких зберігається ≥90–95% продуктивності. [53]
- Управління свинцем: Хімія інкапсулянта та заходи з уловлювання свинцю; документація EHS та план переробки наприкінці терміну служби. [54][55]
- Гарантія та польові випробування: Локації, тривалість і контрольовані показники реальних інсталяцій (бажано 12–24 місяці+).
Цитати експертів, які можна використати
- NREL (спочатку стійкість): «Просування перовськітної ФЕ до підвищеної стійкості має більше сенсу на цьому етапі». — Джої Лютер. [56]
- Ritsumeikan Univ. (бар’єри мають значення): «Стабільність… можна покращити шляхом… інкапсуляції бар’єрними плівками». — Такасі Мінемото. [57]
- HKUST (інтерфейси за дизайном): «Ми впровадили концепцію композитних матеріалів у дизайн інтерфейсу…» — Го Пенгфей. [58]
Перспективи: на що звернути увагу далі
- Масштабування ліній плівкового типу (наприклад, 100 МВт Sekisui до 2027 року) і як змінюється вихід на R2R-виробництві. [59]
- Банківські терміни служби: Більше сторонніх IEC проходжень (включаючи для гнучких продуктів), довші зовнішні набори даних і гарантії ≥10–15 років. [60]
- Безпечніші стекові структури: Ширше впровадження адгезивів/плівок, що зв’язують свинець, і логістика переробки наприкінці терміну служби. [61]
- Гібридні архітектури: Тандем тонкого кремнію + перовськіту на гнучких носіях для підвищення ефективності без втрати гнучкості. [62]
Поточні заголовки та ключові репортажі (оновлено до 15 серпня 2025)
- Японія робить ставку у 1,5 млрд доларів на ультратонкі гнучкі перовськіти (політика + розвиток індустрії). [63]
- Qcells повідомляє про прорив у великогабаритних перовськіт-кремнієвих елементах (актуально для тандемів/майбутніх ламінатів). [64]
- Парасоля перовськітова парасоля від Anker сигналізує про споживчі експерименти (характеристики не підтверджені). [65]
Свіжі матеріали: перовськітові ФЕП та гнучкі ламінати (2025)[66][67]
Додаткові матеріали (вибрані дослідження та аналітика)
- Виробництво roll‑to‑roll і вартість: Nature Communications (2024) прогнозує ~$0.7/Вт у масштабі. [68]
- Інновації ламінування: Низькостресові PIB-адгезиви (2024) та ізостатичне прес-ламінування (2024). [69]
- Докази щодо бар’єрних плівок: Дослідження вологостійкості, що пов’язує WVTR із виживанням (2025). [70]
- Віховий показник для гнучких тандемів: 29,88% сертифіковано (2025). [71]
- Впровадження в індустрії: Огляд прогресу 2025 року та зростання ефективності модулів. [72]
Висновок
Гнучкі перовськітні ламінати вже не є ідеєю з наукової фантастики. Завдяки серйозному національному фінансуванню, видимим пілотним проєктам і швидкому розвитку науки про інкапсуляцію, вони на шляху до обслуговування легких, конформних ніш, куди скляні модулі не можуть потрапити — і робитимуть це з привабливою економічною ефективністю, якщо будуть досягнуті цілі щодо довговічності. Уважно стежте за якістю бар’єра, напругою ламінування та незалежними сертифікаціями, коли побачите наступний заголовок про “сонячну наліпку”. [73], [74], [75]
References
1. www.ft.com, 2. www.sciencedirect.com, 3. www.nature.com, 4. www.sciencedirect.com, 5. pubs.acs.org, 6. pubs.acs.org, 7. images.assettype.com, 8. link.aps.org, 9. en.ritsumei.ac.jp, 10. www.ft.com, 11. www.pv-tech.org, 12. techxplore.com, 13. www.theverge.com, 14. www.nature.com, 15. www.pv-magazine.com, 16. www.perovskite-info.com, 17. www.nrel.gov, 18. www.nature.com, 19. research-hub.nrel.gov, 20. www.nature.com, 21. images.assettype.com, 22. www.nature.com, 23. pubs.acs.org, 24. pubs.aip.org, 25. pubs.rsc.org, 26. en.ritsumei.ac.jp, 27. www.nature.com, 28. www.pv-magazine.com, 29. www.azocleantech.com, 30. www.nature.com, 31. techxplore.com, 32. www.sekisuichemical.com, 33. advanced.onlinelibrary.wiley.com, 34. automotive.messefrankfurt.com, 35. www.theverge.com, 36. pubs.aip.org, 37. pubs.acs.org, 38. www.nature.com, 39. onlinelibrary.wiley.com, 40. www.sciencedirect.com, 41. www.perovskite-info.com, 42. research-hub.nrel.gov, 43. www.nature.com, 44. en.ritsumei.ac.jp, 45. www.nature.com, 46. pubs.rsc.org, 47. www.perovskite-info.com, 48. www.pvtime.org, 49. www.theverge.com, 50. couleenergy.com, 51. en.ritsumei.ac.jp, 52. research-hub.nrel.gov, 53. www.azocleantech.com, 54. pubs.aip.org, 55. www.nature.com, 56. www.nrel.gov, 57. en.ritsumei.ac.jp, 58. techxplore.com, 59. www.pv-tech.org, 60. www.perovskite-info.com, 61. pubs.aip.org, 62. www.nature.com, 63. www.ft.com, 64. www.reuters.com, 65. www.theverge.com, 66. www.ft.com, 67. www.reuters.com, 68. www.nature.com, 69. www.nature.com, 70. en.ritsumei.ac.jp, 71. www.nature.com, 72. www.pv-magazine.com, 73. www.ft.com, 74. research-hub.nrel.gov, 75. www.perovskite-info.com
