Ведущие российские исследовательские центры представили инновационное достижение в области солнечной энергетики: благодаря добавлению слоя, основанного на валериановой кислоте, разработана перовскитная батарея, уверенно функционирующая при низкой освещённости и способная эффективно генерировать энергию даже в суровых зимних условиях. Эта прорывная технология приближает момент массового внедрения высокоэффективных солнечных элементов нового поколения на территории России и за её пределами.
Российская наука на пути к энергобезопасности
В ноябре 2025 года коллектив учёных НИТУ «МИСиС», НИУ ИТМО, ИОНХ РАН, а также других исследовательских организаций при поддержке Министерства науки и высшего образования России и Российского научного фонда реализовал уникальный проект: структура перовскитной батареи была усовершенствована за счет интеграции слоя валериановой кислоты, что значительно повысило стабильность работы устройств.
Эксперименты продемонстрировали: применение валериановой кислоты как дополнительного компонента в кристаллической структуре элемента позволяет минимизировать дефекты на стыках зёрен и предотвращает утечки электрического тока. Батареи сохраняют высокую эффективность даже при многократных термоциклах — температурных перепадах, характерных для российского климата.
Коллектив под руководством ученого Ивана Жидкова детально изучил химические взаимосвязи между слоями и разработал технологию формирования ультратонкой прослойки с адаптацией к погодным условиям, направленную на компенсацию возможных отклонений по йоду, азоту и свинцу при разных уровнях влажности и кислорода.
Валериановая кислота: новое слово в солнечной энергетике
Интеграция валериановой кислоты в структуру перовскитной батареи позволила российским специалистам добиться двукратного роста стабильности девайса при температурных скачках. Это стало возможно благодаря уникальным свойствам самого соединения, которое гармонично встраивается в кристаллическую решётку материала и уменьшает вероятность формирования микроскопических дефектов.
Команда, объединившая специалистов НИТУ «МИСиС», НИУ ИТМО, ИОНХ РАН, Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН и Уральского федерального университета (УрФУ), уверена: их открытие поспособствует значительному повышению надёжности и долговечности всей системы генерации чистой энергии. Теперь даже в регионах с коротким световым днём и интенсивными морозами солнечные батареи сохраняют высокий коэффициент преобразования света в электроэнергию.
Принцип работы и перспективы развития
Перовскитные фотоэлементы третьего поколения способны конкурировать с кремниевыми аналогами не только по производительности, но и по доступности производства. Анализ работы новой батареи показал, что широкий диапазон светопоглощения обеспечивает эффективную работу даже в пасмурные дни, что идеально подходит для климатических условий средней полосы России, с её долгими осенними и зимними периодами.
Повышенная устойчивость к влаге и кислороду открывает путь к созданию систем автономного электропитания для малонаселённых, удалённых или суровых регионов. Российские учёные рассчитывают, что внедрение этих элементов ускорит развитие «зелёных» технологий и снизит зависимость регионов от традиционных источников энергии.
Государственная поддержка и междисциплинарное сотрудничество
Успех проекта стал возможен благодаря тесному взаимодействию между ведущими университетами и академическими институтами страны — НИТУ «МИСиС», НИУ ИТМО, ИОНХ РАН и Федеральным исследовательским центром проблем химической физики и медицинской химии РАН. Содействие со стороны Министерства науки и высшего образования России, а также финансирование Российского научного фонда обеспечили необходимые ресурсы для реализации амбициозной задачи на самом высоком уровне.
Особый вклад в координацию работы команды внёс Иван Жидков, под руководством которого технологический и химический аспекты проекта были синхронизированы для достижения максимальной эффективности нового продукта.
Светлое будущее солнечных технологий
Внедрение валериановой кислоты в перовскитные фотоэлементы открывает качественно новые перспективы для развития возобновляемой энергетики в России. По мнению специалистов, это решение не только увеличит надёжность и срок службы солнечных батарей, но и положительно скажется на их массовом производстве и доступности для потребителей.
Российская наука уверенно движется к созданию устойчивых, эффективных и экономичных источников чистой энергии, способных работать в любых климатических условиях страны и мира. Открытие стало очередным шагом на пути к устойчивому энергетическому будущему и способствует реализации амбициозных задач в сфере экологии и энергосбережения.
Современные исследования в области солнечной энергетики выводят на первый план уникальный материал — перовскит, модифицированный валериановой кислотой. Этот инновационный компонент формирует особую защитную прослойку, способную на молекулярном уровне ограничивать миграцию ионов. Благодаря улучшенному контакту между слоями материала значительно возрастает производительность солнечных модулей, позволяя получать больше энергии при тех же условиях эксплуатации.
Исключительно малый по толщине поглощающий слой этого материала открывает новые горизонты в разработке тонкопленочных структур. Технологии их производства просты, экономичны и экологически безопасны, что делает возможным создание гибких солнечных проводников будущего. Уже в ближайшие годы можно будет встретить такие решения на фасадах жилых домов, кровлях, оконных поверхностях и даже балконных ограждениях современных зданий. Эти перспективные исследования получили поддержку в рамках гранта Российского научного фонда, что подчеркивает значимость новых разработок для отечественной научной школы.
Преимущества и эффективность новых солнечных элементов
Перовскитные солнечные элементы, появившиеся на рынке не так давно, в 2025 году достигли впечатляющей эффективности — более 26%. Такой результат вплотную приближает их к традиционным кремниевым панелям, но с определёнными весомыми преимуществами. Производство перовскитных элементов обходится дешевле, процесс их создания менее энергоёмок и более экологичен. Огромное достоинство — в их способности обеспечивать больше энергии при существенно меньшем весе, потому новая разработка особенно привлекательна для аэрокосмической отрасли. Лёгкость модулей облегчает задачи по отправке солнечных панелей в космос, что существенно снижает стоимость запусков.
Ещё одним достоинством перовскитных технологий является высокая устойчивость к ионизирующему излучению, особенно по сравнению с классическими материалами для солнечной энергетики. Эта характеристика делает их надежным выбором для работы в условиях, где стандартные решения быстро выходят из строя.
Устойчивость и перспективы применения
Одной из ключевых задач для дальнейшего развития технологии остается увеличение устойчивости перовскитных модулей к внешним влияниям. На Земле их долговечность уменьшается под воздействием света, кислорода и нагрева, однако в условиях космоса эти факторы отходят на второй план. Здесь основной угрозой становится интенсивное излучение и космические лучи. К счастью, современные образцы демонстрируют заметную устойчивость к разрушению, а технологические усовершенствования позволяют шаг за шагом повышать фотостабильность материала.
Космические панели из перовскита должны обладать способностью выдерживать экстремально низкие температуры и работать стабильно на протяжении длительного времени. Именно поэтому внимание исследователей сегодня направлено на совершенствование внутренней структуры материала. Благодаря валериановой кислоте внутри создаётся дополнительная молекулярная защита, улучшается интеграция слоёв, и как следствие — панели надёжно служат даже в условиях, непригодных для традиционных решений.
Перспективы внедрения инноваций в городскую среду и космос
В России разработкой и исследованием перовскитных материалов активно занимается коллектив ученых из ведущих институтов, включая Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН и Уральский федеральный университет. Успешные результаты испытаний открывают путь к массовому внедрению солнечных модулей нового поколения в различные сферы жизни.
Тонкопленочные конструкции на основе перовскита легки, гибки и хорошо подходят для интеграции в архитектурные решения современных городов. Их можно устанавливать на любых поверхностях зданий — вертикальных и наклонных, что предоставляет простор для творчества и способствует развитию энергонезависимости мегаполисов. Благодаря высоким показателям удельной мощности, такие модули эффективны не только на Земле, но и в космосе, обеспечивая электроснабжение космических станций и спутников в самых сложных условиях.
Экологичность и экономическая эффективность
Одним из ключевых преимуществ перовскитных солнечных элементов является их экологическая безопасность. Производство этих панелей требует меньше ресурсов и имеет низкий уровень вредных выбросов по сравнению с кремниевыми аналогами. Более того, возможность быстрой и дешёвой установки делает такие модули незаменимыми для обеспечения возобновляемой энергетики в условиях быстрорастущих мегаполисов.
Инновационный подход к наносущественным структурам и синтезу веществ позволяет получить солнечные элементы, соответствующие самым строгим требованиям современной науки и техники. Применение перовскита с валериановой кислотой уже сегодня открывает новые перспективы в развитии устойчивой энергетики, а поддержка фундаментальных исследований обеспечивает России лидирующие позиции в области новых энергетических технологий.
Научное сообщество продолжает радовать мир значимыми открытиями в области солнечной энергетики. Ведущие исследовательские коллективы находят новые пути для создания инновационных гибких перовскитных солнечных элементов. Такие технологии славятся своей удивительной устойчивостью к различным видам излучения, включая свет и ионизирующие потоки, что гарантирует их стабильную и долговечную работу даже в самых сложных условиях эксплуатации.
Прорывы в области солнечной энергетики
С каждым годом материалы на основе перовскитов уверенно закрепляют свои позиции в числе наиболее перспективных альтернативных источников энергии. Российские ученые активно совершенствуют технологии производства гибких солнечных панелей, уделяя особое внимание увеличению срока службы и повышению эффективности устройств. В результате многолетней работы были отобраны лучшие решения, которые позволяют сделать солнечные элементы не только более надежными, но и адаптируемыми к различным погодным и эксплуатационным условиям.
Достижения отечественных исследователей
В 2025 году эти выдающиеся экспериментальные и технологические разработки заслуженно получили признание и были отнесены к важнейшим научным достижениям российских исследователей за 2024 год. Практический вклад инноваций трудно переоценить: появился реальный шанс создать долговечные и эффективные источники энергии для современных жилых комплексов, промышленности и перспективных космических проектов. Новые гибкие перовскитные солнечные элементы демонстрируют устойчивость к окружающим воздействиям, что делает их прекрасным выбором для применения в будущем. Российская наука уверенно движется вперед, открывая новые горизонты для развития чистой и возобновляемой энергетики.
Источник: biz.cnews.ru
