الكفاءة تتجاوز 30% وقدرة الوحدة تتجاوز 800 واط: صناعة الطاقة الكهروضوئية في الصين تدخل "العصر الترادفي"

شهد الابتكار التكنولوجي في مجال الطاقة الكهروضوئية في الصين "فترة ازدهار" في عام 2025: في أواخر أكتوبر، حقق فريق بحث مشترك من جامعة نانجينغ والمعهد الوطني للابتكار لتكنولوجيا الدفاع طفرة في كفاءة الخلايا الشمسية الترادفية بالكامل من البيروفسكايت، حيث وصلت إلى 30.1٪ وسجلت رقما قياسيا عالميا جديدا.    وبعد ثلاثة أشهر، أعلنت ترينا سولار أن وحدتها الترادفية كبيرة الحجم المصنوعة من البيروفسكايت والسيليكون بقطر 210 ملم قد تجاوزت 800 واط من حيث الطاقة، مما أدى رسميًا إلى بدء عملية التصنيع.    يشير هذا "الاختراق المزدوج" - من البحث العلمي الأساسي إلى التطبيق الصناعي - إلى انتقال صناعة الطاقة الكهروضوئية في الصين من "الريادة من حيث الحجم" إلى مرحلة جديدة من "الهيمنة التكنولوجية".

"الثورة المجهرية" في المختبرات: تقنية تيراهيرتز تحل اختناقات الكفاءة

وقال الفريق الذي يقوده تان هايرين من جامعة نانجينغ: "كنا نعمل مثل لمس فيل معصوب العينين، ولكن الآن يمكننا أن نلاحظ بوضوح كل حركة لحاملات الشحنة".    في 28 أكتوبر، نشر الفريق بحثًا في مجلة Nature يكشف أنه بالتعاون مع فريق تشانغ تشاو، قاموا بتطوير تقنية الكشف عن الإشعاع تيراهيرتز.    تتيح هذه التقنية المراقبة الدقيقة على مستوى البيكو ثانية لسلوك حامل الشحنة داخل مواد البيروفسكايت - مما أكسبها لقب "المجهر الكهروضوئي" في الصناعة - وحددت أخيرًا العقبة الرئيسية أمام تحسين الكفاءة: فقدان حامل الشحنة عند السطح البيني بين طبقة البيروفسكايت الممتصة للضوء وطبقة النقل.

ولمعالجة نقطة الألم هذه، صمم الفريق طبقة تخميل ثنائية القطب مشابهة لـ "المسار أحادي الاتجاه" لتوجيه الهجرة الاتجاهية لحاملات الشحنة.    أظهرت البيانات التجريبية أنه بعد التحسين، زادت حركة حامل الشحنة بنسبة 68% وامتد طول الانتشار بنسبة 30%.    وفي نهاية المطاف، وصلت كفاءة الخلية الترادفية المصنوعة من البيروفسكايت بالكامل إلى 30.1%، مما يجعلها أول تقنية من نوعها في العالم تتخطى عتبة الـ 30%.    وقد تم إدراج هذا الإنجاز في جداول كفاءة الخلايا الشمسية العالمية.    وعلق وانغ شيجيانغ، نائب الأمين العام لجمعية صناعة الطاقة الكهروضوئية الصينية (CPIA)، قائلاً: "إن الأمر يشبه تركيب "شاحن توربيني" على الخلايا الكهروضوئية، والذي من المتوقع أن يقلل التكلفة المستوية للكهرباء (LCOE) بنسبة 18٪ أخرى".

"قفزة كبيرة" في ورش العمل: وحدات 800 واط تفتح الباب أمام التصنيع

وإذا كانت الاختراقات المختبرية تمثل "تقدما قائما على النقاط"، فإن التحول التكنولوجي الذي حققته المؤسسات قد حقق "تغطية على مستوى المنطقة".    في مارس، أعلنت ترينا سولار أن وحدتها الترادفية المصنوعة من البيروفسكايت والسيليكون ذات الحجم القياسي 210 ملم قد وصلت إلى 808 واط من الطاقة، لتصبح أول منتج من الدرجة الصناعية في العالم يتجاوز عتبة 800 واط.    وراء هذا الإنجاز يكمن عقد من جهود البحث والتطوير التي بذلتها الشركة، مما أدى إلى 331 براءة اختراع ذات صلة، بالإضافة إلى نظام ابتكار بحثي في ​​الصناعة والأوساط الأكاديمية تم إنشاؤه بالاشتراك مع الجامعات بما في ذلك جامعة نانجينغ.

وكشف جاو جيفان، رئيس مجلس إدارة شركة ترينا سولار، قائلاً: "لقد تغلبنا على 17 تحديًا في العمليات لتحويل العينات المختبرية إلى وحدات منتجة بكميات كبيرة".    وقد دخل خط الإنتاج الضخم لهذه الوحدات مرحلة تشغيل المعدات، بقدرة متوقعة تبلغ 5 جيجاوات بحلول عام 2026.

"اللعبة الهجومية والدفاعية" في حروب براءات الاختراع: أوجه القصور البيئية بحاجة إلى معالجة من أجل القيادة التكنولوجية

وبينما يتم تحقيق اختراقات تكنولوجية، أصبح "القصور" في تصميم براءات الاختراع بارزًا بشكل متزايد.    يُظهر الكتاب الأبيض حول الملكية الفكرية لصناعة الطاقة الكهروضوئية الذي صدر في أبريل أن الصين تمثل 57٪ من طلبات براءات الاختراع العالمية للطاقة الكهروضوئية - حيث سجلت مقاطعة جيانغسو وحدها 43696 مجموعة براءات اختراع.    ومع ذلك، تمثل براءات الاختراع الأجنبية أقل من 1/10 من إجمالي براءات الاختراع في الصين.    وفي عام 2024، شاركت سبعة من أكبر 10 شركات مصنعة للوحدات الكهروضوئية في العالم في نزاعات بشأن براءات الاختراع، حيث تجاوزت المطالبات مليار يوان (حوالي 137 مليون دولار أمريكي).

وأشار فان غويوان، الأمين العام لجمعية صناعة الطاقة الكهروضوئية في جيانغسو، إلى أن "واحدة من كل ثلاث براءات اختراع عالمية لـ TOPCon تأتي من جيانغسو، لكن معدل التجانس يتجاوز 40%".    وأشار إلى أن الابتكار التكنولوجي الحالي يواجه معضلة "منافسة التجانس الداخلي في الصين، بينما يفتقر إلى الحماية في الخارج".    رداً على ذلك، أطلقت الصناعة تدابير مضادة: تعمل شركات مثل لونجي جرين إنيرجي وترينا سولار على الترويج لـ "مبادرة شبكة براءات الاختراع العالمية" لبناء مزيج من "براءات الاختراع الأساسية + براءات الاختراع الطرفية" في الأسواق الأوروبية والأمريكية.    بالإضافة إلى ذلك، هناك "منصة إنذار مبكر لبراءات الاختراع الكهروضوئية" مشتركة بين الحكومة والمؤسسات على وشك إطلاقها، مما يوفر للشركات إمكانية التقاضي في الوقت الحقيقي