Ile jeszcze da się wycisnąć z krzemu? LONGi pokazuje, że fotowoltaika wciąż ma rezerwy

Inwestorzy planujący instalację fotowoltaiczną na niewielkim dachu często stają przed tym samym dylematem: jak uzyskać jak najwięcej mocy z ograniczonej powierzchni. Odpowiedzią na ten problem jest sprawność modułów - parametr, który z pozoru wydaje się już w pełni wyeksploatowany, a jednak wciąż potrafi zaskakiwać. Najnowsze doniesienia z Chin dowodzą, że klasyczny krzem krystaliczny, uznawany za technologię dojrzałą i pozbawioną większego potencjału rozwojowego, wciąż ma w sobie rezerwy. LONGi, jeden z największych na świecie producentów ogniw i modułów PV, w ostatnich miesiącach systematycznie poprawia własne rekordy, zbliżając się do teoretycznego limitu wynikającego z fizyki półprzewodników.

Co to oznacza w praktyce dla instalacji

Wzrost sprawności o kilka punktów procentowych to nie tylko sucha liczba w specyfikacji technicznej - to realne przełożenie na ekonomikę instalacji. Im wyższa sprawność, tym mniejsza powierzchnia potrzebna do uzyskania tej samej mocy, co ma ogromne znaczenie przy montażu na dachach o ograniczonej przestrzeni. W przypadku dużych farm fotowoltaicznych wyższa sprawność oznacza z kolei niższe koszty tzw. Balance of System - czyli wydatków na konstrukcje wsporcze, okablowanie, pracę ekip montażowych, transport oraz zajmowany grunt.

Policzmy to na konkretnym przykładzie. Dach o powierzchni 30 m², pokryty modułami o sprawności 21 proc., przy standardowym natężeniu promieniowania 1000 W/m² wygeneruje około 6,3 kWp mocy. Te same 30 m² obłożone panelami o sprawności 25 proc. dadzą już około 7,5 kWp - czyli niemal 20 proc. więcej mocy i energii bez powiększania instalacji. To pokazuje, dlaczego producenci tak zaciekle walczą o każdy ułamek procenta sprawności.

Rekordy LONGi: od stycznia do dziś

W ciągu zaledwie kilku miesięcy 2026 roku chiński koncern kilkukrotnie poprawił własny rekord sprawności ogniwa z krzemu krystalicznego. W styczniu padł wynik 28,04 proc. W kwietniu producent ogłosił kolejny skok - do 28,13 proc. - potwierdzony przez niezależne, renomowane niemieckie laboratorium Institute for Solar Energy Research Hamelin (ISFH). W tym samym czasie firma zaprezentowała także certyfikowany moduł fotowoltaiczny o sprawności 26,4 proc., zweryfikowany przez amerykańskie laboratorium NREL, uznawane za jedną z najważniejszych instytucji badawczych branży energii słonecznej.

Najnowsze doniesienia mówią o kolejnym przełamaniu bariery - ISFH potwierdził tym razem sprawność ogniwa na poziomie 28,29 proc. LONGi nie ujawnił jednak szczegółów technicznych testowanej próbki, w tym jej dokładnych wymiarów, co utrudnia ocenę, na ile wynik da się przełożyć na produkcję masową.

Technologia stojąca za rekordami

Za tegorocznymi osiągnięciami stoi autorska architektura LONGi o nazwie Hybrid Interdigitated Back Contact (HIBC). Łączy ona dwie sprawdzone, choć odmienne koncepcje: heterozłącze (HJT), w którym krystaliczny krzem pokrywany jest cienkimi warstwami krzemu amorficznego, oraz technologię back contact, polegającą na umieszczeniu wszystkich kontaktów elektrycznych na tylnej stronie ogniwa. Dzięki temu przednia powierzchnia modułu nie jest przesłonięta metalowymi ścieżkami, co pozwala lepiej wykorzystać padające światło.

Do tego dołożono dodatkowe udoskonalenia technologiczne poprawiające parametry optyczne, jakość pasywacji powierzchni oraz efektywność transportu nośników ładunku. Wśród zastosowanych rozwiązań wymienia się między innymi:

• pasywację krawędzi z wzorowaniem in situ (iPET),
• zmodyfikowaną metodę indukowanej laserowo krystalizacji (LIC).

Perowskity - konkurencyjna ścieżka rozwoju

Krzem krystaliczny to nie jedyny kierunek, w który inwestują chińscy producenci. Równolegle trwają intensywne prace nad ogniwami tandemowymi, łączącymi krzem z perowskitami. LONGi kilka miesięcy temu poinformował o osiągnięciu sprawności aż 35,5 proc. dla takiego ogniwa, a wynik potwierdziło europejskie centrum testowe ESTI.

Perowskity kuszą producentów niskim kosztem produkcji i możliwością szybkiego podniesienia sprawności. Problemem pozostaje jednak trwałość materiału - jest on wrażliwy na wilgoć, tlen, wysoką temperaturę oraz promieniowanie UV, co w realnych warunkach eksploatacji prowadzi do stosunkowo szybkiej degradacji. Dodatkowym wyzwaniem jest sama konstrukcja ogniwa tandemowego: warstwy krzemu i perowskitu połączone są szeregowo, więc muszą generować zbliżony prąd. Gdy w ciągu dnia zmienia się widmo światła słonecznego, jedna z warstw może ograniczać wydajność drugiej, przez co realny roczny uzysk energii bywa niższy od wartości uzyskanych w laboratorium.

Jak blisko fizycznej granicy jest już LONGi

Mimo obiecujących wyników technologii tandemowej, producenci - w tym LONGi - nie rezygnują z dalszego rozwijania klasycznych ogniw jednozłączowych z krzemu krystalicznego. Teoretyczny limit dla idealnego ogniwa jednozłączowego, znany jako granica Shockleya-Queissera, wynosi 33,7 proc. Dla krzemu krystalicznego ta granica jest jednak niższa.

Według pracy naukowej „Reassessment of the limiting efficiency for crystalline silicon solar cells”, opublikowanej w 2013 roku przez badaczy z niemieckiego Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej, maksymalna teoretyczna sprawność dla ogniwa z niedomieszkowanego krzemu o grubości 110 mikrometrów wynosi 29,43 proc. Oznacza to, że najnowszy wynik LONGi - 28,29 proc. - znajduje się zaledwie nieco ponad punkt procentowy od fizycznego sufitu tej technologii.

Kilka wniosków dla osób śledzących rozwój rynku PV:

• klasyczny krzem krystaliczny wciąż ma niewielką, ale realną przestrzeń do poprawy,
• technologia HIBC może w najbliższych latach trafić do produkcji masowej, podnosząc sprawność dostępnych komercyjnie modułów,
• ogniwa tandemowe z perowskitami oferują wyższą teoretyczną sprawność, lecz wymagają jeszcze rozwiązania problemów z trwałością,
• dla inwestorów oznacza to, że w najbliższej przyszłości warto obserwować oba kierunki rozwoju technologii fotowoltaicznej równolegle.

Rywalizacja o kolejne ułamki procenta sprawności pokazuje, że sprawdzona, dojrzała technologia wciąż potrafi zaskakiwać - a chińscy inżynierowie są zdeterminowani, by wycisnąć z krzemu wszystko, co jeszcze możliwe.