Прорыв в области солнечной энергетики и хранения энергии: Тандемные ячейки с эффективностью 33% обеспечивают доступность 98% в высокотемпературных регионах

Индустрия солнечных батарей и накопителей энергии переживает фундаментальную трансформацию, вызванную рекордными технологическими прорывами и существенным снижением стоимости. Благодаря тому, что тандемные элементы из перовскита и кремния теперь достигают сертифицированной эффективности 33%, а передовые технологии терморегулирования обеспечивают работоспособность систем 98% даже в экстремальных климатических условиях, возобновляемая энергетика достигает переломных моментов, которые еще несколько лет назад казались невозможными. В этом всеобъемлющем анализе рассматривается сочетание технологических инноваций, благоприятной глобальной политики и значительно улучшившейся экономики, которые позиционируют солнечную энергию плюс накопители в качестве доминирующего энергетического решения во всем мире.

Оглавление

1. Прорывы в области фотоэлектрических технологий

2. Инновации в области хранения энергии

3. Глобальный политический ландшафт

4. Тенденции и прогнозы расходов

5. Региональные приложения и тематические исследования

6. Часто задаваемые вопросы

7. Заключение

1. Беспрецедентные прорывы в области фотоэлектрических технологий

1.1 Революция тандемных ячеек

Теоретические пределы эффективности однопереходных кремниевых солнечных элементов долгое время считались неизбежным ограничением для производства солнечной энергии - до сих пор. Компания Longi Green Energy разработала тандемный солнечный элемент из кристаллического кремния и перовскита с большой площадью (260,9 см²), подтвержденный Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) и получивший сертифицированную эффективность преобразования 33%. Этот прорыв представляет собой почти 20% относительное улучшение по сравнению с основными коммерческими солнечными элементами и устанавливает новый глобальный стандарт для коммерчески жизнеспособных размеров.

Этот технологический скачок особенно важен, поскольку он был достигнут в коммерчески масштабируемых размерах, что позволило перевести тандемные ячейки из разряда лабораторных диковинок в разряд продуктов, которые можно будет производить в ближайшем будущем. Коэффициент полезного действия 33% фактически пересматривает дорожную карту отрасли, демонстрируя четкий путь к преодолению предела Шокли-Куиссера, который сдерживал кремниевые солнечные элементы на протяжении десятилетий.

1.2 За пределами тандема: Переход к N-типу

Широкая фотоэлектрическая промышленность продолжает ускоренный переход от технологий P-типа к технологиям N-типа, причем ведущую роль в этом процессе играют архитектуры гетероперехода (HJT) и TOPCon. Согласно отраслевому анализу, технологии N-типа сегодня обеспечивают значительные преимущества как в эффективности преобразования, так и в потенциале будущих улучшений по сравнению с устаревшими ячейками PERC.

Ячейки HJT демонстрируют превосходные эксплуатационные характеристики, включая:

• Повышенное напряжение разомкнутой цепи

• Более низкий температурный коэффициент (от -0,25% до -0,30%/°C по сравнению с от -0,35% до -0,45%/°C для PERC)

• Отсутствие эффектов LID и PID

• Симметричная структура, позволяющая упростить утонение и снизить расход кремния

• Низкотемпературный процесс производства снижает энергопотребление

Эти преимущества позволяют повысить выход энергии на 5-15% по сравнению с технологией PERC, в зависимости от климатических условий и конфигурации установки.

Таблица: Сравнение основных технологий солнечных элементов

2. Инновации в области хранения энергии: Преодоление температурных барьеров

2.1 Прорыв в области высокотемпературных характеристик

Исторические ограничения систем хранения энергии в условиях высоких температур постепенно преодолеваются благодаря передовым технологиям жидкостного охлаждения. Такие компании, как CLOU, разработали специализированные системы жидкостного охлаждения Aqua C3.0 Pro, предназначенные специально для пустынь и высокотемпературных условий эксплуатации и позволяющие работать на полную мощность при температуре окружающей среды 55°C без снижения температуры.

Этот прорыв в области терморегулирования позволяет кардинально улучшить эксплуатационную готовность системы, повысив надежность работы в экстремальных климатических условиях с примерно 85% до 98%. Технология сочетает в себе изоляционную конструкцию с мощными блоками жидкостного охлаждения и комплексные конструкции уплотнений с пылезащитными сетками для защиты от проникновения песка.

2.2 Появление гибридных систем хранения данных

По мере продвижения отрасли к оптимальной экономике литий-натриевые гибридные системы становятся важнейшей переходной технологией, сочетающей высокую плотность энергии литий-ионной химии с преимуществами по стоимости и безопасности натриево-ионных альтернатив. Такой гибридный подход позволяет разработчикам сбалансировать требования к производительности и экономические ограничения, особенно для крупномасштабных систем хранения, где срок службы и безопасность являются первостепенными задачами.

Согласно технологической дорожной карте, натриево-ионные батареи будут занимать все большую долю рынка стационарных накопителей, которая может достигнуть 30-40% к 2027 году по мере расширения производства и совершенствования технологий, а гибридные системы будут служить важным мостом в этот переходный период.

3. Глобальный политический ландшафт: Механизмы стратегической поддержки

3.1 Европейская модель "уменьшение солнечной активности, компенсация за хранение"

Западная Европа решительно вступила в фазу "сокращение солнечной энергии, компенсация за хранение", планомерно снижая традиционные тарифы на солнечную энергию и одновременно увеличивая спрос на хранение за счет гарантий дохода и субсидий для домохозяйств.

Германия официально отменила субсидии на период отрицательных цен на электроэнергию, а Берлин сократил субсидии на солнечную энергию в два раза. В Нидерландах к 2027 году будет полностью отменен основной механизм стимулирующего нетто-учета для бытовых фотоэлектрических систем, предлагая лишь минимальную компенсацию в размере 0,0025 евро/кВт-ч. Франция полностью отказалась от модели feed-in для жилых систем, обязав переходить на самопотребление с подачей излишков в сеть и предоставлением бонусов за самопотребление.

Соединенное Королевство применяет особый подход, используя механизм "верхнего предела", специально поддерживающий накопители длительного хранения ≥8 часов, причем в первом раунде требуется минимум 100 МВт для зрелых технологий хранения энергии, а во втором раунде - 50 МВт для новых технологий хранения энергии.

3.2 Субсидии Южной Европы с высокой плотностью населения

Страны Южной Европы реализуют одни из самых щедрых субсидий на хранение энергии в мире: Греция продлила план реконструкции жилых домов "Экономия 2025" с общим бюджетом 396,1 млн евро и план субсидирования корпоративных накопителей энергии с общим бюджетом 153,7 млн евро. Италия запустила механизм MACSE с 15-летними операционными субсидиями, оцениваемыми примерно в 32 000 евро/МВт-ч/год для 4-часовых систем на литиевых батареях.

3.3 Взрывной рост в Восточной Европе

Рынки Восточной Европы демонстрируют беспрецедентную поддержку накопителей энергии: в Польше, Чехии и Венгрии реализуются крупномасштабные, высокобюджетные субсидии на накопители, в первую очередь поддерживающие накопители, подключенные к сетям. Эта региональная трансформация делает Восточную Европу важнейшим развивающимся рынком с прогнозами роста, превышающими 100% ежегодно до 2027 года.

4. Прогнозируемое сокращение расходов: Путь к доминированию на рынке

4.1 Резкое увеличение стоимости батареи и экономика системы

Основным фактором внедрения накопителей по-прежнему является быстрое снижение стоимости. С 2023 года цены на аккумуляторы для систем хранения энергии в Китае в совокупности снизились на 50%, упав до $66/кВт-ч (¥0,47/Вт-ч) в 2025 году. Такое стремительное падение изменило экономику проектов, снизив выровненную стоимость электроэнергии (LCOE) для проектов "солнце плюс накопители" с $80/МВт-ч до $68/МВт-ч.

В сочетании с региональными механизмами компенсации мощности, такими как политика Синьцзяна $0,016/кВтч, затраты могут быть еще больше снижены примерно до $60/МВтч, что уже делает солнечную энергию плюс накопители конкурентоспособной по стоимости по сравнению с угольной ($35-65/МВтч) на многих рынках.

4.2 Прогнозы стоимости полного жизненного цикла

Всесторонний анализ экономики хранилищ должен учитывать общую стоимость жизненного цикла, включая первоначальные инвестиции, эксплуатационные расходы, затраты на замену и переработку в конце срока службы. По прогнозам отрасли, к 2027 году затраты на полный жизненный цикл сократятся примерно на 30% по сравнению с уровнем 2023 года, что обусловлено следующими факторами:

• Улучшение химического состава, увеличивающее срок службы с 6 000 до 10 000+ циклов

• Масштабность производства позволяет снизить стоимость батарейных блоков на 25-30%

• Интеграция силовой электроники снижает затраты на баланс системы на 20-25%

• Усовершенствованное программное обеспечение, оптимизирующее использование и снижающее деградацию

* Таблица: Прогнозы снижения затрат на хранение энергии (2023-2027)*

5. Региональные приложения и стратегии реализации

5.1 Высокотемпературные приложения: Пример Ближнего Востока

Ближний Восток представляет собой одновременно наиболее сложную среду для хранения энергии и один из самых быстрорастущих рынков: на этот регион приходится 23,4% зарубежных заказов китайских компаний по хранению энергии в первом полугодии 2025 года, общим объемом 37,55 ГВтч. Такие страны, как Саудовская Аравия, активно добиваются целей в области возобновляемых источников энергии в рамках 'Видения 2030", стремясь к 2030 году получить 50% возобновляемой энергии.

Такие компании, как Kehou, внедрили специализированные решения для жидкостного охлаждения, специально разработанные для экстремальных условий региона:

• Оптимизированное для высоких температур терморегулирование, поддерживающее полную мощность при температуре 55°C

• Усовершенствованные системы уплотнения и фильтрации, предотвращающие попадание песка и пыли

• Усовершенствованные алгоритмы деградации аккумуляторов, увеличивающие срок службы в условиях высоких температур

• Возможности формирования сетей, поддерживающие слабые сети в удаленных местах

Подобные подходы оказались успешными в таких проектах, как проект по хранению энергии в чилийской пустыне Атакама, продемонстрировав глобальную применимость этих технологий терморегулирования.

5.2 Коммерческое и промышленное применение

Для коммерческих и промышленных предприятий экономическая целесообразность использования системы "солнце плюс накопители" значительно изменилась. Коммерческая гибридная солнечная система мощностью 100 кВт теперь обеспечивает убедительную прибыль на большинстве мировых рынков, особенно с появлением динамического ценообразования на электроэнергию на таких рынках, как Германия.

Эти интегрированные системы обычно включают в себя:

• Высокоэффективные бифазные модули N-типа, максимизирующие выход энергии на квадратный метр

• Интеллектуальные системы управления энергией, оптимизирующие самопотребление и взаимодействие с сетью

• Масштабируемые аккумуляторные батареи (обычно продолжительностью 2-4 часа), позволяющие управлять зарядом по требованию

• Возможность формирования сети, обеспечивающей резервное питание во время перебоев

Экономическое обоснование было усилено многочисленными изменениями в политике, включая углеродные рынки, корпоративные мандаты на закупку возобновляемой энергии и ускоренную амортизацию на ключевых рынках.

6. Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1: Когда тандемные элементы на основе перовскита и кремния станут коммерчески доступными?

О: Согласно дорожной карте технологии, первые коммерческие модули появятся в 2026-2027 годах, а полномасштабное промышленное производство ожидается к 2028 году. Недавнее достижение эффективности 33% на ячейках коммерческого размера (260,9 см²) значительно ускоряет этот срок.

Вопрос 2: Как системы жидкостного охлаждения обеспечивают работоспособность 98% в условиях сильной жары?

О: Передовые системы жидкостного охлаждения, такие как Aqua C3.0 Pro, сочетают в себе точное терморегулирование (поддержание разницы температур ячеек ≤2,5°C), защиту от внешних воздействий (герметичные компоненты и улучшенная фильтрация) и интеллектуальные алгоритмы управления, которые превентивно регулируют работу в зависимости от условий. Такой комплексный подход обеспечивает работу на полную мощность при температуре окружающей среды 55°C без снижения мощности.

Вопрос 3: За счет чего к 2027 году прогнозируется снижение стоимости жизненного цикла систем хранения на 30%?

О: Это снижение обусловлено множеством факторов: совершенствованием химического состава батарей (повышение плотности энергии и срока службы), масштабированием производства (заводы масштаба ГВтч снижают стоимость единицы продукции), достижениями в области системной интеграции (упрощение конструкции и уменьшение количества компонентов) и оптимизацией программного обеспечения (продление срока службы за счет более совершенного управления батареей).

Вопрос 4: Каким образом изменения в политике в Европе благоприятствуют использованию накопителей по сравнению с автономными солнечными батареями?

О: Европейские рынки систематически переходят от льготных тарифов (благоприятствующих солнечной генерации независимо от времени) к рыночным механизмам, вознаграждающим услуги по поддержке энергосистемы. Ключевыми политическими мерами являются: отмена нетто-тарифов (Нидерланды), внедрение динамического ценообразования (Германия) и предоставление специальных субсидий на хранение (рынок мощностей Великобритании) - все это создает потоки доходов, предназначенные исключительно для хранения.

Q5: Являются ли литиево-натриевые гибридные системы экономически выгодными на сегодняшний день?

О: В настоящее время гибридные системы обеспечивают наибольшую экономическую эффективность в конкретных областях применения: там, где требуется ежедневная циклическая работа, но пиковые потребности в энергии умеренные, а также там, где соображения безопасности оправдывают высокую цену. По мере дальнейшего снижения стоимости ионов натрия (прогнозируемое снижение на 25-30% к 2026 году) эти гибридные системы станут экономически привлекательными для более широкого применения.

7. Заключение: Неизбежный переход

Сочетание рекордной эффективности элементов, значительно возросшей надежности накопителей и благоприятных политических условий создало необратимый импульс для превращения солнечной энергии плюс накопители в основополагающую энергетическую инфраструктуру. Отрасль прошла путь от демонстрации технологий до коммерческого масштабирования на мировых рынках.

Поскольку тандемные ячейки с эффективностью 33% демонстрируют возможность выхода за теоретические пределы, а усовершенствованная система терморегулирования устраняет последние технические барьеры в экстремальных климатических условиях, теперь внимание переключается на ускорение внедрения и оптимизацию систем. Прогнозируемое снижение стоимости полного жизненного цикла на 30% к 2027 году еще больше укрепит экономические преимущества этих технологий.

Для организаций, оценивающих свою энергетическую стратегию, вопрос уже не в том, стоит ли, а в том, как быстро внедрять решения "солнце плюс накопители". Из всеобъемлющего обзора "Коммерческая гибридная солнечная система мощностью 100 кВт

Технология доказала свою надежность, экономичность и экологичность, как на малых и средних предприятиях, так и на объектах коммунального хозяйства. Наш сайт солнечная фотоэлектрическая энергосистема с накопителем энергии Компания предлагает комплексное решение, включающее планирование проекта, поставку оборудования, монтаж и ввод в эксплуатацию, а также послепродажное обслуживание, обеспечивая максимальную экономическую выгоду от реализации проектов.

Компания MateSolar стремится ускорить этот переход благодаря комплексным решениям, сочетающим последние технологические инновации с практическим опытом внедрения. Наш комплексный подход обеспечивает максимальную окупаемость каждого проекта, одновременно предоставляя услуги по стабилизации энергосистемы в целом. Революция "солнце плюс накопители" вступила в фазу реализации, и время для стратегического внедрения наступило.

MateSolar - ведущий поставщик комплексных решений в области солнечной энергетики и хранения энергии, обеспечивающий интеграцию передовых технологий для коммерческих, промышленных и коммунальных клиентов по всему миру. Наш опыт охватывает разработку проектов, техническое проектирование, финансирование и постоянную оптимизацию для обеспечения максимальной ценности проекта на протяжении всего жизненного цикла системы.

Сделайте первый шаг к энергетической независимости - свяжитесь с MateSolar сегодня, чтобы получить индивидуальную оценку коммерческих накопителей энергии!