Учёные из Университета Падуи и Института материалов для электроники и магнетизма Национального исследовательского совета Италии (IMEM-CNR) разработали новую архитектуру гибких солнечных панелей. Вместо тяжёлого стекла хрупкие кремниевые фотоэлементы защищены слоями полимера.
В основе конструкции — коммерческие кремниевые элементы с тыловым контактом IBC толщиной около 150 мкм. Производство адаптировали под технологию непрерывного рулонного ламинирования, что потенциально снизит стоимость изготовления гибких панелей.
Для проверки долговечности прототип 2×2 закрепили на изогнутой поверхности с радиусом 150 мм и оставили на улице на 672 часа (28 суток). После испытания он сохранил 96,12% первоначальной эффективности — заметных конструктивных недостатков не выявлено.
Анализ показал: процесс ламинации не создаёт новых трещин, но может способствовать распространению уже существующих дефектов. Ключевая особенность разработки — сочетание зрелой кремниевой технологии с механической гибкостью.
Обычно кремниевые элементы требуют жёсткой стеклянной защиты, поскольку тонкие пластины легко повреждаются при изгибе, вибрациях и температурных расширениях. Учёные заменили стекло на полиэтилентерефталат (PET) — он одновременно защищает и снижает массу модуля.
Для прототипов использовались фабричные элементы SunPower Maxeon Gen III IBC, сборка выполнялась методом горячего прокатного ламинирования. Режим: температура запайки в пластик около 390°C, нагрев роликов до 130°C, скорость проката 9 мм/с, зазор между роликами 2 мм.
Испытания показали потерю эффективности после ламинации около 4,4% от исходного значения. Основная причина — не повреждение кремния, а оптические потери из-за отражения света на границе воздух/PET. В будущем это устранят антибликовыми добавками.
Одноэлементный модуль выдержал изгиб до радиуса 95,4 мм без новых трещин. Четырёхэлементный модуль формата 2×2 сохранил около 93% исходной мощности при изгибе с радиусом 155 мм.
Далее команда планирует снизить потери от отражения, заменить традиционную пайку проводами на пайку пастой — это позволит плавить и заново спаивать соединения без создания механического напряжения. Также запланированы длительные испытания с многократными изгибами и циклами температурного расширения.
Технологию рассматривают как перспективную для интегрированной солнечной энергетики в строительстве, на транспорте и в других случаях, где обычные стеклянные панели слишком тяжёлые или недостаточно гибкие.
Гибкость и лёгкость производства рулонным методом обычно ассоциируют с перовскитом. Итальянские учёные доказали, что кремний тоже может быть гибким — техпроцесс с прокатным ламинированием пластиком открывает новые возможности.