Сучасна сонячна енергетика протягом довгого часу розвивалася в площині суворого компромісу між ефективністю та форм-фактором. Традиційний кремній гарантує високу стабільність і ККД, проте залишається заручником важкого скла; натомість перспективні перовськіти пропонують гнучкість, але ціною довговічності. Італійські дослідники запропонували рішення, що синтезує ці два підходи, перетворюючи крихкі кристали на еластичні модулі. Цей технологічний стрибок відкриває шлях до масової інтеграції фотовольтаїки в архітектуру та транспортні системи.
Індустрія сонячної енергетики десятиліттями спиралася на парадигму «плоско, практично, надійно». Кремнієві панелі, захищені товстим шаром скла, стали золотим стандартом ефективності, проте їхня вага та статичність суттєво обмежують сфери застосування. Водночас галузь із надією дивилася на рулонні методи виробництва, які асоціювалися виключно з новими, але нестабільними матеріалами. Колаборація Університету Падуї та Інституту матеріалів для електроніки та магнетизму (IMEM-CNR) перевернула це уявлення, довівши, що навіть класичний кремній може бути гнучким.
В основі розробки лежить використання комерційних кремнієвих елементів із тиловим контактом IBC (interdigitated back contact). Ця технологія дозволяє винести всі електричні контакти на задню сторону комірки, звільняючи лицьову поверхню для максимального поглинання світла та знижуючи ймовірність механічних пошкоджень під час вигину. Товщина таких елементів становить лише близько 150 мкм, що робить їх потенційно придатними для деформації за умови забезпечення належної структурної підтримки.
Замість традиційного скла італійські вчені застосували поліетилентерефталат (PET). Цей полімер виконує подвійну функцію: слугує захисним бар'єром і водночас радикально знижує загальну масу модуля. Ключовим досягненням стало впровадження методу гарячого прокатного ламінування. Процес являє собою безперервний потік, де елементи герметично запаюються в пластик при температурі близько 390 °C, тоді як напрямні ролики підтримують температуру 130 °C. При швидкості прокату 9 мм/с і мінімальному зазорі між роликами у 2 мм створюється міцна, але еластична композитна структура.
Аналіз ефективності показав, що після ламінації втрати потужності склали близько 4,4 %. Важливо зауважити, що цей спад не пов'язаний із деградацією самого кремнію або появою мікротріщин. Основна причина криється в оптиці: на межі розділу «повітря-полімер» виникають додаткові відбиття, які перешкоджають потраплянню фотонів в активний шар. Ця проблема має суто технічний характер і легко вирішується впровадженням антивідблискових покриттів.
Механічна стійкість нових модулів виявилася вражаючою. Поодинокий елемент витримав вигин із радіусом до 95,4 мм, не демонструючи жодних ознак структурного руйнування. Складніший модуль формату 2×2 зберіг 93 % своєї потужності навіть при вигині з радіусом 155 мм. Це доводить, що полімерна оболонка ефективно розподіляє механічну напругу, запобігаючи катастрофічному розлому крихкого кристала.
Для підтвердження експлуатаційної надійності прототип піддали тривалому стрес-тесту: модуль закріпили на криволінійній поверхні та залишили на відкритому повітрі на 672 години. За підсумками майже місяця випробувань ефективність знизилася лише на 3,88 %, що підтверджує високу стабільність системи. Дослідники зауважили, що ламінація не створює нових дефектів, хоча може сприяти поширенню вже існуючих мікротріщин, що підкреслює важливість якості вихідних кремнієвих пластин.
У найближчій перспективі команда має намір оптимізувати процес збирання, замінивши традиційне паяння дротом на технологію паяння пастою. Це дозволить створювати з'єднання, які можуть плавитися та відновлюватися без створення внутрішніх механічних напружень, що є критично важливим для рулонного виробництва.
Подібний підхід перетворює сонячну панель із громіздкої конструкції на гнучкий «лист», який можна інтегрувати безпосередньо в обшивку автомобілів, фасади будівель зі складною геометрією або елементи носимої електроніки. Перехід до рулонного виробництва кремнієвих модулів може суттєво знизити вартість їхнього виготовлення, роблячи високоефективну енергетику доступною для найрізноманітніших сценаріїв застосування.
Повернення Starship з Індійського океану
