Персковитовые солнечные «наклейки» уже почти здесь: как гибкие ламинаты могут превратить стены, автомобили и крыши в электростанции

• Гибкий перовскитовый модуль с WVTR ≈ 5,0 × 10⁻³ г/м²/сутки сохранил 84% своей мощности после 2000 часов при 85°C/85% влажности (Damp-Heat).
• Япония субсидирует Sekisui Chemical для строительства завода по производству перовскитовой пленки мощностью 100 МВт к 2027 году, чтобы достичь примерно 20 ГВт мощности к 2040 году.
• Anker продемонстрировала пляжный зонт на перовскитовых элементах на CES 2025.
• Гибридный гибкий перовскит/кремниевый тандем достиг сертифицированной эффективности 29,88% в исследовательском устройстве малого размера.
• Китайский стартап представил гибкий модуль размером 1,2 м × 1,6 м с номинальной мощностью 260–300 Вт и весом 2,04 кг (≈147 Вт/кг).
• Несколько производителей прошли испытания на надежность по стандартам IEC 61215/61730 (включая 3× damp-heat/thermal cycling), что свидетельствует о прогрессе в направлении стандартов для гибких модулей.
• Производство по технологии roll-to-roll позволяет изготавливать устройства при температуре <150°C, с технико-экономическим прогнозом ~$0,7/Вт при 1 000 000 м²/год.
• Барьерные пленки и герметизация краев критически важны; стратегии включают клеи на основе PIB и ламинирование с низким напряжением для снижения термических/механических повреждений.
• Меры по управлению свинцом включают внешние барьерные инкапсулянты и внутренние допанты для иммобилизации Pb, а также планы по переработке в конце срока службы.
• Пилотные проекты на фасадах зданий в Японии и демонстрации на Expo 2025 указывают на такие ближайшие цели, как строительные оболочки, изогнутые фасады и портативные устройства.

Ультратонкие перовскитовые фотоэлементы, ламинированные на гибкие пленки, переходят из лаборатории на рынок. Япония делает крупные инвестиции (миллиарды), и первые продукты и пилотные проекты уже появляются. Обещание: легкая энергия на изогнутых или ограниченных по весу поверхностях с быстрой, низкотемпературной, roll-to-roll обработкой. Препятствия: долговечность (влага/тепло), безопасное управление свинцом и сертификация, пригодная для финансирования. ^[1], ^[2], ^[3]

Что мы имеем в виду под «фотовольтаикой из перовскитов в гибких ламинатах»

Перовскиты — это класс кристаллических материалов, которые очень эффективно преобразуют свет в электричество и могут быть получены из чернил при низких температурах. Гибкие ламинаты упаковывают эти ячейки между полимерными барьерными пленками и клеями (вместо тяжелого стекла), создавая тонкие, легкие солнечные листы, которые могут изгибаться и повторять форму таких поверхностей, как фасады, мембраны, транспортные средства, палатки и IoT-устройства. ^{[4][5] [6]}

Типичная гибкая структура выглядит так (спереди назад):

• прозрачная полимерная подложка (например, PET или PI) с тонким проводящим слоем,
• слои транспорта электронов/дырок,
• поглотитель на основе перовскита,
• тонкий задний электрод (металл, углерод или прозрачный проводник),
• инкапсулирующий клей (POE/EVA/PIB и др.),
• ультрабарьерная тыльная пленка (для защиты от воды/кислорода), плюс герметизация по краям. ^[7], ^[8]

Почему ламинаты важны: водяной пар быстро разрушает перовскиты, поэтому водопроницаемость барьера (WVTR) и процесс ламинирования определяют срок службы. В недавних тестах модули с самым плотным барьером в исследовании (WVTR ≈ 5.0 × 10⁻³ г/м²/сутки) сохранили 84% своей мощности после 2 000 ч при 85 °C/85% RH (Damp‑Heat). Более слабые барьеры выходили из строя гораздо раньше. ^[9]

Что изменилось в 2024–2025 годах?

• Национальная инициатива Японии. Правительство поддерживает гибкие перовскиты, чтобы бросить вызов доминированию Китая в солнечной энергетике, включая крупные субсидии для Sekisui Chemical на строительство 100 МВт завода по производству пленочных перовскитов к 2027 году. Цель Японии — ~20 ГВт перовскитовых мощностей к 2040 году. ^[10], ^[11], ^[12]
• Первые демонстрации, близкие к потребителю. Anker показала перовскитовый пляжный зонт на CES 2025 (маркетинговые заявления смелые и не подтверждены независимо), что отражает возможность питания изогнутых, портативных устройств с помощью перовскитов. ^[13]
• Рекорды эффективности гибких устройств. Исследователи сообщили о сертифицированной эффективности 29,88% для гибкого перовскит/кремниевого монолитного тандема (небольшая площадь, исследовательский образец) — это достижение сокращает разрыв между гибкими и жесткими устройствами. ^[14]
• Более крупные гибкие модули. Китайский стартап представил 1,2 м × 1,6 м гибкий модуль с мощностью 260–300 Вт и весом всего 2,04 кг (~147 Вт/кг), что указывает на высокую удельную мощность для поверхностей с ограничением по весу. (Заявления производителя; начальная стадия.) ^[15]
• На пути к банковской надежности. Несколько китайских производителей сообщили о прохождении режимов надежности IEC 61215/61730 (и даже 3× ускоренного старения) — пока в основном для жестких перовскитовых модулей, но это свидетельствует о быстром прогрессе к стандартизированной долговечности. ^[16]

«Когда у вас есть технология на самой ранней стадии, у вас есть возможность спроектировать её лучше». — Джоуи Лютер, NREL. ^[17]

Как изготавливаются гибкие перовскитовые ламинаты (и почему инкапсуляция — это вопрос успеха или провала)

1. Низкотемпературное изготовление устройств
   Перовскитовые слои и контакты можно печатать или наносить при температуре <150 °C и масштабировать с помощью roll‑to‑roll инструментов — той же производственной логики, что используется для упаковки или батарейных фольг. Технико-экономическое исследование 2024 года по полностью R2R-перовскитам прогнозировало ~$0,7/Вт при 1 000 000 м²/год с потенциалом дальнейшего снижения стоимости по мере масштабирования линий. ^[18]
2. Ламинирование и клеи
   Обычное ламинирование для солнечных модулей (для стеклянных модулей) использует ~150–160 °C для сшивки POE/EVA. Такая температура может повредить перовскиты, поэтому появились две стратегии:
   • Сконструировать элемент, чтобы выдерживать вакуумное ламинирование при 150 °C (например, внутренние диффузионные барьеры, ALD SnOₓ), илиСнизить нагрузку/температуру ламинирования с помощью вязкоупругих PIB-основанных клеев или подходов с комнатной температурой/низким давлением, уменьшая термический/механический шок. ^[19], ^[20], ^[21]
   Исследователи также продемонстрировали изостатическую пресс-ламинацию для формирования прочных интерфейсов без повреждения устройства — полезно для крупноформатных или углерод-электродных архитектур. ^[22]
3. Барьерные пленки и краевые герметики
   Влага — основной механизм отказа. Помимо высококачественных барьерных пленок (часто многослойные неорганические/органические структуры), краевые герметики (например, бутил) и адгезивные химии настраиваются для блокировки воды и иммобилизации свинца в случае повреждения. Несколько обзоров и исследований 2024–2025 годов каталогизируют сильных кандидатов на роль инкапсулянтов и стратегии секвестрации свинца. ^[23], ^[24], ^[25]

«Перовскитные солнечные элементы… предлагают уникальные возможности… Однако стабильность… ниже по сравнению с традиционными материалами, что можно улучшить… инкапсуляцией с помощью барьерных пленок». — Проф. Такаши Минемото, Университет Рицумейкан. ^[26]

Снимок производительности (2025)

• Лабораторные гибкие тандемы:29,88% сертифицировано (перовскит/кремний, малая площадь). ^[27]
• Коммерциализация одноузловых модулей: Сообщается о гибких модулях 260–300 Вт при 2,04 кг; другие сообщают о 18,1% эффективности модуля (жесткий), подтвержденной NREL — что указывает на быстрый рост эффективности на уровне модулей. ^[28]
• Механическая прочность: Гибкие элементы сохраняли ~96% эффективности после 10 000 изгибов при радиусе 5 мм согласно исследованию 2024 года; тандемы с тонким кремнием сохраняли характеристики после 2 000 циклов изгиба. (Тестовые установки различаются.) ^[29][30]

«Мы внедрили концепцию композитных материалов в дизайн интерфейса… добившись результатов, недостижимых при традиционной инженерии интерфейсов». — д-р Го Пэнфэй, HKUST. ^[31]

Где гибкие ламинаты подходят лучше всего

• Оболочки/мембраны зданий — крыши с ограничением по весу, изогнутые фасады, временные конструкции. В Японии испытали пленочные перовскиты на внешних поверхностях зданий, а на Expo 2025 демонстрируются перовскитовые пленки в общественных пространствах. ^[32], ^[33]
• Транспорт и мобильность — изогнутые поверхности (крыши, обтекатели), прицепы и дроны выигрывают от высокого Вт/кг и гибкости. ^[34]
• Портативные устройства и IoT — зонты, палатки, вывески и маломощные устройства, где важнее отклик при низкой освещённости и форм-фактор, чем абсолютная стоимость $/Вт. ^[35]

Безопасность и устойчивость: вопрос свинца (и реальные решения)

Большинство высокоэффективных перовскитов используют небольшое количество свинца. Риск возникает, если модуль разбивается и промокает. Меры снижения риска включают:

• Внешние: плотные барьерные пленки + прочные герметики по краям + инкапсулянты, связывающие свинец, чтобы обездвижить Pb при повреждении ламината.
• Внутренние: легирующие добавки и присадки, которые связывают свинец внутри микроструктуры перовскита; конструкции, облегчающие переработку в конце срока службы. ^[36], ^[37], ^[38]

Недавние исследования показывают, что ламинирующие химикаты и слои секвестрации могут снизить утечку свинца на порядки; обзоры 2025 года суммируют жизнеспособные материалы (полимеры, смолы, наночастицы) и пути циркулярности. ^[39], ^[40]

Банковская привлекательность и стандарты: как будет выглядеть «хорошо»

• Тесты модулей: Прохождение IEC 61215/61730 — это базовый уровень для уличных солнечных панелей. В 2025 году производители сообщили о сертификациях (в основном жестких перовскитов), включая тройное старение (3× влажно-тепловой/термоциклирование), что является сильным признаком долговечности. Гибкие модули должны соответствовать аналогичным или адаптированным критериям по мере развития стандартов. ^[41]
• Совместимость с производством: Стандартная вакуумная ламинация при ~150 °C создает нагрузку на перовскиты — поэтому либо используйте стойкие к ламинации структуры устройств, либо низконагруженные клеи/прессы. ^[42][43]
• Барьерные свойства: Контролируемые исследования напрямую связывают WVTR с выживаемостью при влажно-тепловых испытаниях; выбирайте пленки с ультранизким WVTR и проверенные герметики по краям. ^[44]

Затраты и экономика (пока ранние, но обнадеживающие)

• Появляющиеся R2R линии (чернила/slot-die, blade, PVD/ALD для контактов) могут достичь ~$0.7/Вт при масштабировании, с дальнейшим снижением за счет эффекта обучения. LCOE больше всего зависит от эффективности и срока службы; анализы показывают, что перовскиты становятся привлекательными, когда модули достигают ~20–24% и служат 15–25+ лет, особенно в легких/гибких нишах с экономией на BOS. ^[45][46]

Мелкий шрифт: реалии последних двух лет

• Хайп против закалки: Наряду с реальным прогрессом, некоторые известные пионеры гибких технологий столкнулись с финансовыми трудностями (например, Saule Technologies сообщили о серьезных проблемах в 2025 году). Относитесь к эффектным демонстрациям и маркетинговым характеристикам с должной тщательностью. ^[47][48]
• Заявления требуют данных от третьих лиц: Ранние потребительские устройства (например, перовскитовый зонт) указывают впечатляющие КПД, но независимая проверка встречается редко. Запрашивайте сертифицированные протоколы испытаний. ^[49]

Как оценить гибкий перовскитовый ламинат сегодня

Запрашивайте у поставщиков:

1. Доказательства сертификации: Протоколы испытаний IEC 61215/61730 (или эквивалентные) для конкретной ревизии продукта. ^[50]
2. Характеристики барьера: Значения WVTR/OTR для ламината и системы герметизации краев; результаты испытаний на влажность и тепло (85 °C/85% RH) и УФ. ^[51]
3. Термическое окно процесса: Температура/время ламинирования и доказательства того, что устройство выдерживает процесс (например, КПД до/после ламинирования, ЭЛ-изображения). ^[52]
4. Механические данные: Радиус изгиба и количество циклов, при которых сохраняется ≥90–95% производительности. ^[53]
5. Управление свинцом: Химия инкапсулянта и меры по захвату свинца; документация по ОТ и З, а также план переработки в конце срока службы. ^[54][55]
6. Гарантия и полевые испытания: Места, сроки и контролируемые показатели реальных установок (в идеале 12–24 месяца и более).

Экспертные цитаты, которые вы можете использовать

• NREL (сначала устойчивость): «Продвигать перовскитовые солнечные элементы в сторону повышения устойчивости на данном этапе более разумно». — Джои Лютер. ^[56]
• Университет Рицумейкан (барьеры имеют значение): «Стабильность… можно повысить… инкапсуляцией с помощью барьерных пленок». — Такаши Минэмото. ^[57]
• HKUST (интерфейсы по дизайну): «Мы внедрили концепцию композитных материалов в проектирование интерфейса…» — Го Пэнфэй. ^[58]

Прогноз: за чем следить дальше

1. Масштабирование линий пленочного типа (например, 100 МВт Sekisui к 2027 году) и как изменяется выход на рулонном производстве. ^[59]
2. Банковские сроки службы: Больше сторонних IEC тестов (включая для гибких продуктов), более длительные данные по эксплуатации на открытом воздухе и гарантии ≥10–15 лет. ^[60]
3. Безопасные слои: Более широкое применение свинец-связывающих клеев/пленок и логистика переработки в конце срока службы. ^[61]
4. Гибридные архитектуры: Тандемы из тонкого кремния и перовскита на гибких подложках для повышения эффективности без потери гибкости. ^[62]

Актуальные заголовки и ключевые отчеты (обновлено на 15 августа 2025)

• Ставка Японии в 1,5 млрд долларов на ультратонкие гибкие перовскиты (политика + развитие отрасли). ^[63]
• Qcells сообщает о прогрессе в перовскит-кремниевых элементах большого размера (актуально для тандемов/будущих ламинатов). ^[64]
• Перокситовый зонт Anker сигнализирует о потребительских экспериментах (характеристики не подтверждены). ^[65]

Свежий обзор: перовскитовые ФЭ и гибкие ламинаты (2025)^[66][67]

Дополнительные материалы (отобранные исследования и анализ)

• Поточно-поточное производство и стоимость: Nature Communications (2024) прогнозирует ~$0.7/Вт при масштабировании. ^[68]
• Инновации в ламинировании: низкострессовые PIB-клеи (2024) и изостатическое пресс-ламинирование (2024). ^[69]
• Доказательства эффективности барьерных пленок: исследование на влажность и жару, связывающее WVTR с выживаемостью (2025). ^[70]
• Веха в гибких тандемах: 29,88% сертифицировано (2025). ^[71]
• Внедрение в отрасли: снимки прогресса 2025 года и достижения по модулям. ^[72]

Вывод

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