Pasywacja karboksylanami ołowiu przybliża perowskity do produkcji na dużą skalę

Zespół Uniwersytetu Nankińskiego kierowany przez Xiao Ke i Hairena Tana, współpracujący z firmą Renshine, opisał w czasopiśmie Nature ważny krok w skalowaniu ogniw perowskitowych. W artykule opublikowanym online 12 sierpnia 2026 r. naukowcy przedstawili strategię pasywacji karboksylanami ołowiu, która pozwoliła uzyskać jednooptykowy moduł o powierzchni 0,72 m² z 22,0% certyfikowanej sprawności dla całej powierzchni oraz 158,4 W mocy ustalonej. 101415

To istotny wynik, ponieważ w fotowoltaice perowskitowej wciąż widoczna jest różnica między bardzo sprawnymi małymi ogniwami laboratoryjnymi a dużymi modułami, które można powtarzalnie wytwarzać i poddawać formalnym testom niezawodności. Dostępne materiały najlepiej potwierdzają podstawowe parametry modułów. Nie pozwalają natomiast z taką samą pewnością zweryfikować wszystkich szerszych porównań dotyczących pracy w terenie, historii rekordów i przewagi nad innymi metodami.

Jak działa opisany proces?

Wytwarzanie modułów rozpoczęto od zastosowania trójskładnikowego układu rozpuszczalników prekursorowych:

• 2-metoksyetanolu,
• 1,3-dioksolanu,
• dimetylosulfotlenku (DMSO).

Układ ten połączono z krystalizacją wspomaganą próżnią. Według informacji Uniwersytetu Nankińskiego proces prowadził do spontanicznego powstania na powierzchni filmu perowskitowego warstwy wzbogaconej w jodek formamidyniowy (FAI), określanej jako ochronna warstwa bazowa. Następnie na powierzchnię nanoszono karboksylany ołowiu pełniące funkcję pasywatora. 1

W doniesieniach dotyczących pracy wymieniono między innymi dioleinian ołowiu, zapisywany jako Pb(OA)₂. Pasywacja ma ograniczać wpływ defektów i poprawiać właściwości granicy między warstwą perowskitową a sąsiadującymi warstwami transportującymi ładunki. 56

Wyniki dla modułów o różnej powierzchni

Naukowcy przedstawili dwa główne rezultaty, uzyskane dla modułów o różnych rozmiarach:

• 24,0% certyfikowanej sprawności konwersji mocy dla modułu o powierzchni apertury 810 cm². 14
• 22,0% certyfikowanej sprawności dla całej powierzchni modułu o powierzchni 0,72 m², o wymiarach 1,2 × 0,6 m. 1014

Większy moduł osiągnął również 158,4 W mocy elektrycznej w stanie ustalonym w standardowych warunkach testowych. 514

Warto zwrócić uwagę na różnicę między powierzchnią apertury a powierzchnią całkowitą. Wartość 24,0% odnosi się do apertury mniejszego modułu, natomiast 22,0% — do całej powierzchni modułu o wymiarach metrowych. Są to różne sposoby definiowania obszaru pomiarowego, dlatego wyników nie należy traktować jako bezpośrednio wymiennych.

Dlaczego pasywacja ma znaczenie przy dużych modułach?

Filmy perowskitowe zawierają defekty oraz chemicznie podatne na degradację granice międzywarstwowe. Mogą one zwiększać rekombinację nośników ładunku i obniżać sprawność. Równomierne pokrycie niewielkiego ogniwa jest stosunkowo łatwe; uzyskanie takiej samej kontroli na arkuszu zbliżającym się powierzchnią do metra kwadratowego jest znacznie trudniejsze.

Dostępne opisy wskazują, że karboksylany ołowiu działają inaczej niż konwencjonalne pasywatory na bazie soli amoniowych. Zamiast jedynie tworzyć cienką warstwę na powierzchni, mają reagować z perowskitem i tworzyć wiązania chemiczne. Według tych doniesień podejście poprawia także dopasowanie poziomów energetycznych na granicy warstw, transport ładunków oraz równomierność obróbki w module o dużej powierzchni. 15

To wiarygodne wyjaśnienie, dlaczego metoda mogła pomóc w skalowaniu procesu. Dostarczone fragmenty źródeł nie zawierają jednak pełnego, ilościowego porównania z pasywatorami na bazie halogenków amoniowych. Nie przedstawiają też kompletnego zestawu niezależnych wartości degradacji po ekspozycji na wilgoć, wysoką temperaturę, stałe oświetlenie i cykle termiczne. Najmocniejszym dowodem pozostają więc uzyskane parametry modułu oraz przejście testów niezawodności, a nie ogólne twierdzenie o przewadze w każdych warunkach.

Testy niezawodności i trwałość

Według dostępnych informacji moduły przeszły pełne sekwencje testów niezawodności IEC 61215 i IEC 61730. Pierwsza z tych norm dotyczy kwalifikacji konstrukcyjnej i niezawodności modułów fotowoltaicznych, a druga obejmuje między innymi wymagania bezpieczeństwa. Przejście obu sekwencji jest ważne, ponieważ wykracza poza sam pomiar sprawności i odnosi się do praktycznej pracy oraz bezpieczeństwa modułu. 19

Jedno z doniesień podaje, że po 2200 godzinach śledzenia punktu mocy maksymalnej moduły zachowały 96% początkowej sprawności. 4 To użyteczny wskaźnik trwałości, ale dostępne materiały nie podają wystarczająco szczegółowych informacji o wszystkich warunkach testu, by można było odtworzyć pełne porównanie z modułem krzemowym badanym w identyczny sposób.

Co wiadomo o pracy w rzeczywistych warunkach?

Niektóre opisy badania wskazują, że duże demonstratory naziemne uzyskiwały większą produkcję energii w przeliczeniu na jednostkę mocy niż współlokalizowane moduły z krzemu krystalicznego. 111415

Dostarczone dowody nie potwierdzają jednak szczegółowego porównania z okresu od marca do maja 2026 r. dla instalacji o mocy 1 MW z modułami perowskitowymi i 3,5 MW z modułami krzemowymi. Brakuje również miesięcznych danych o produkcji w przeliczeniu na jednostkę mocy oraz ilościowego określenia, jak ewentualna przewaga zmieniała się wraz z temperaturą i natężeniem światła.

Ostrożny wniosek jest zatem węższy: źródła wskazują na korzystniejszą produkcję energii przez moduły perowskitowe w przeliczeniu na jednostkę mocy w opisanych testach terenowych, ale nie dostarczają danych potrzebnych do zweryfikowania pełnego porównania miesiąc po miesiącu ani jego zależności od warunków pogodowych.

Miejsce tego wyniku w rozwoju technologii

Publikację w Nature najlepiej traktować jako kamień milowy w dziedzinie modułów o dużej powierzchni i integracji procesu produkcyjnego. Nie każdy wynik sprawności można porównywać bezpośrednio, ponieważ badania mogą dotyczyć małych ogniw, urządzeń tandemowych albo modułów, dla których stosuje się różne definicje powierzchni.

Dostępny zestaw dowodów nie potwierdza porównania z wcześniejszym wynikiem zespołu wynoszącym 17,2% i opublikowanym w Science. Nie potwierdza również deklarowanego certyfikowanego rekordu 28,04% dla tandemu perowskitowo-organicznego przypisywanego Chińskiej Akademii Nauk. Twierdzenia te należy uznać w tym zestawie źródeł za niezweryfikowane, zamiast łączyć je bezpośrednio ze znaczeniem obecnego wyniku.

Wniosek

Najważniejszy rezultat jest dobrze udokumentowany: Uniwersytet Nankiński i Renshine połączyły układ rozpuszczalników 2-metoksyetanol/1,3-dioksolan/DMSO, krystalizację wspomaganą próżnią oraz pasywację karboksylanami ołowiu. Dzięki temu powstał moduł perowskitowy o powierzchni 0,72 m², który osiągnął 22,0% certyfikowanej sprawności dla całej powierzchni i 158,4 W mocy ustalonej. Mniejszy moduł uzyskał 24,0% certyfikowanej sprawności, a moduły miały przejść testy IEC 61215 i IEC 61730. 14514

To znaczący wynik dla modułów perowskitowych o wymiarach zbliżonych do metra i ważny krok w stronę zastosowań przemysłowych. Szersze wnioski dotyczące degradacji, produkcji energii w terenie, wpływu temperatury i natężenia oświetlenia, wcześniejszych rekordów oraz tandemów wymagają jednak dostępu do pełnej publikacji lub dodatkowych danych pierwotnych.