Celule tandem perovskit-siliciu: eficiență 32,3% și rolul AI

AI în Industria Energetică din România: Tranziția Verde••By 3L3C

Celulă tandem perovskit–siliciu cu 32,3% eficiență și rolul AI în integrarea noilor tehnologii solare în tranziția verde din România.

perovskitcelule tandemAI în energiefotovoltaic Româniatranziție verdementenanță predictivăpredicția producției solare
Share:

De ce contează o celulă solară de 32,3% pentru România

32,3% eficiență la o celulă solară nu e doar un nou record într-un laborator din China. E diferența dintre un parc fotovoltaic de 100 MW și unul de 70 MW pentru aceeași energie produsă. În termeni foarte concreți: mai puține hectare ocupate, costuri mai mici pe MWh și o tranziție energetică mai rapidă.

Pentru România, care în 2024–2025 a accelerat instalările de fotovoltaic pe acoperișuri și în parcuri mari, astfel de tehnologii și modul în care inteligența artificială le poate integra în sistemul energetic devin direct relevante. Tranziția verde nu se joacă doar la nivel de megawați instalați, ci de eficiență, stabilitate și optimizare prin AI.

În rândurile de mai jos vei vedea:

  • ce aduce nou această celulă tandem perovskit–siliciu de 32,3%;
  • de ce stabilitatea e la fel de importantă ca eficiența;
  • cum poate fi folosită AI în energia solară pentru a integra astfel de tehnologii în România;
  • ce înseamnă asta pentru prosumatori, dezvoltatori și operatori de rețea.

Ce este o celulă tandem perovskit–siliciu și de ce e mai eficientă

Celulele tandem perovskit–siliciu combină două materiale fotovoltaice într-un singur dispozitiv: un strat superior de perovskit și un strat inferior de siliciu (de obicei HJT – heterojunction). Ideea e simplă: fiecare strat „prinde” altă parte din spectrul de lumină, ceea ce ridică eficiența totală peste limitele clasice ale siliciului.

În lucrarea echipei de la Soochow University, noua celulă tandem:

  • a atins 32,3% eficiență maximă;
  • are o eficiență certificată de 32,12%;
  • păstrează peste 80% din performanță după 1.000 de ore de funcționare continuă la punctul de putere maximă.

Pentru comparație, modulele comerciale pe siliciu monocristalin pentru parcuri solare în România sunt, în general, în zona 21–23% eficiență la nivel de celulă (mai mică la nivel de modul). Un salt spre 30%+ înseamnă:

  • mai multă energie pe aceeași suprafață;
  • costuri BOS (balance of system) mai mici per kWh – structuri, cabluri, fundații;
  • proiecte fezabile și pe terenuri cu constrângeri sau acoperișuri mici.

Realitatea? Producția de serie nu va apărea peste noapte, dar direcția e clară: fotovoltaicul se mută treptat de la „cât mai multă suprafață” la „cât mai multă energie per metru pătrat”, iar tandemurile perovskit–siliciu sunt candidatul evident.

Steric-complementary design: chimie fină pentru stabilitate reală

Noutatea acestui dispozitiv nu e doar în cifre, ci în modul de proiectare a interfeței dintre perovskit și mediul înconjurător. Cercetătorii au folosit o așa-numită Strategie Sinergică Steric Complementară (SCSS).

Pe românește, ce înseamnă steric complementarity

„Steric complementarity” descrie cât de bine se potrivesc, în spațiu, două molecule, fără să se lovească între ele. În perovskit:

  • dacă moleculele nu se așază bine în rețea, apar defecte care duc la pierderi de sarcină și degradare;
  • dacă potrivirea e bună, ai transport de sarcină eficient și stabilitate mai mare.

Echipa a ales deliberat două tipuri de cationi (molecule încărcate pozitiv) cu dimensiuni foarte diferite:

  • un cation mic și flexibil: piperazinium iodid (PipI);
  • un cation mare și rigid: fenetilamoniu iodid (PEAI).

Mecanismul propus:

  • PipI, fiind mic, pătrunde adânc în suprafața perovskitului și "astupă" defectele atomice greu accesibile;
  • PEAI, voluminos și hidrofob, se auto-asamblează ca un „acoperiș” protector, ecranează materialul de umiditate și stres fizic.

Combinarea lor duce la:

  • mai puțină recombinare neradiativă (adică pierderi de energie mai mici);
  • transport de sarcină mai bun în interiorul celulei;
  • o barieră fizică mai robustă împotriva degradării în timp.

Rezultatul pentru celula de perovskit individuală (partea de sus a tandemului):

  • 22,26% eficiență;
  • tensiune de circuit deschis Voc = 1,270 V;
  • densitate de curent de scurtcircuit Jsc = 21,50 mA/cm²;
  • factor de umplere 81,52% – foarte bun pentru această clasă de materiale.

Aceste valori arată că nu e vorba doar de un „truc de laborator”, ci de o strategie chimică care rezolvă simultan două probleme clasice ale perovskitului: defectele de suprafață și vulnerabilitatea la mediu.

Cum legăm această inovație de tranziția verde din România

Pentru România, discuția nu este dacă echipa din China va vinde module în 2026, ci cum pregătim ecosistemul energetic pentru a primi generația următoare de fotovoltaic.

În seria „AI în Industria Energetică din România: Tranziția Verde”, ideea recurentă e simplă: tehnologia hardware are sens doar dacă software-ul și datele o susțin. Celulele tandem de 30%+ se încadrează perfect aici.

Câteva efecte concrete pe termen mediu:

  • Parcuri fotovoltaice mai compacte – proiecte care azi au nevoie de 40–50 ha ar putea coborî la 25–30 ha pentru aceeași energie anuală. Asta contează în zone cu presiune pe terenuri agricole sau aproape de orașe.
  • Proiecte rooftop mai profitabile – un acoperiș industrial din România care acum poate instala 1 MW ar putea, cu module tandem, să treacă de 1,4–1,5 MW echivalent energetic, fără extindere de suprafață.
  • Integrare mai grea în rețea – densitatea de putere mai mare într-un singur punct înseamnă vârfuri de producție mai agresive, ce trebuie gestionate inteligent. Aici intră în scenă AI.

În lipsa algoritmilor de predicție și control, aceste vârfuri se transformă în:

  • constrângeri de racordare;
  • limitări de injecție (curtailment);
  • tensiuni locale în rețea peste limite.

Cu AI, lucrurile arată diferit.

Aplicații AI pentru celulele tandem și parcuri fotovoltaice în România

AI nu schimbă fizica perovskitului, dar face utilizarea lui inteligentă și profitabilă. Sunt cel puțin patru zone cheie unde algoritmii pot aduce valoare directă pentru astfel de tehnologii în România.

1. Predicția producției pentru parcuri cu module de generație nouă

Modelele clasice de forecast solar sunt antrenate pe date de la module pe siliciu convenționale. Odată cu apariția tandemurilor perovskit–siliciu, curbele de producție se schimbă:

  • răspuns spectral diferit;
  • comportament ușor altfel la temperaturi ridicate;
  • degradare în timp cu alt profil.

Modelele AI bazate pe rețele neuronale și date istorice locale pot:

  • învăța noul comportament specific tandemurilor;
  • ajusta predicțiile de producție intrazilnică și pe termen lung;
  • furniza OTS/OD (operatorilor de transport/distribuție) profile de injecție mult mai precise.

Pentru un dezvoltator de parc în Oltenia sau Dobrogea, un forecast AI mai bun înseamnă:

  • penalități mai mici în piața de echilibrare;
  • posibilitatea de a dimensiona mai fin bateria de stocare;
  • argumente credibile în fața finanțatorilor.

2. Mentenanță predictivă pentru perovskit–siliciu

Una dintre marile întrebări la perovskit este durata de viață reală în câmp. Chiar cu protecția „canopy” PEAI, mediul din România (îngheț–dezgheț, praf, poluare industrială) poate genera degradări neuniforme.

Aici, AI poate acționa pe trei niveluri:

  • Analiză de performanță la nivel de string
    Algoritmii detectează deviații subtile între stringuri cu module tandem și referințe pe siliciu:

    • scăderi lente de putere;
    • creșteri de curent de întuneric;
    • anomalii de temperatură observate cu camere IR + computer vision.

  • Diagnostic automatizat
    Modele de tip „digital twin” pentru parcul fotovoltaic pot corela datele meteo, de producție și imagini pentru a spune explicit:

    • „probabilă degradare de interfață în stratul de perovskit”;
    • „umiditate infiltrată în anumite zone ale câmpului de module”.

  • Planificare optimă a intervențiilor
    AI poate recomanda momentul optim pentru revizii, în funcție de:

    • evoluția degradării estimate;
    • prețurile prognozate în piața de energie;
    • disponibilitatea echipelor tehnice.

Rezultatul: cost nivelat al energiei (LCOE) mai mic și un răspuns clar la întrebarea băncilor: „cât de sigură este această tehnologie nouă în 10–15 ani?”.

3. Optimizarea în timp real a fluxurilor de energie

Cu module mai eficiente, parcurile și acoperișurile fotovoltaice românești vor avea vârfuri de producție mai pronunțate, mai ales vara. Sistemele clasice de control nu sunt suficiente.

AI poate:

  • controla invertorul la nivel de punct optim de putere (MPPT) adaptiv, ținând cont de temperatură, degradare și starea rețelei;
  • coordona bateriile de stocare, încărcându-le în momentele cu surplus și descărcându-le când rețeaua e tensionată;
  • interacționa cu tarife dinamice și semnale de piață, maximizând veniturile prosumatorilor mari sau ale parcurilor.

Pentru un operator industrial din România cu acoperiș plin de panouri (azi siliciu, mâine poate tandem perovskit–siliciu), un sistem AI bine configurat poate:

  • reduce facturile la energie prin autoconsum inteligent;
  • vinde în rețea în orele scumpe;
  • limita vârfurile de consum/producție pentru a evita penalități.

4. Planificarea investițiilor și scenarii „ce-ar fi dacă”

Trecerea de la tehnologie standard la tandemuri perovskit–siliciu ridică întrebări strategice:

  • „Merită să aștept 2–3 ani pentru module mai eficiente?”;
  • „Cum afectează asta randamentul economic al proiectului meu?”;
  • „Care e impactul real asupra rețelei locale?”

Platformele de planificare bazate pe AI pot rula:

  • mii de scenarii de CAPEX/OPEX, cu ipoteze de degradare diferite;
  • simulări de fluxuri de energie în rețea cu densitate de putere mai mare în anumite noduri;
  • analize de sensibilitate la prețul energiei și la scheme de sprijin.

Astfel, dezvoltatorii români pot lua decizii informate: upgrade la tehnologie nouă acum, fazare în timp sau proiecte hibride (siliciu + tandem pe anumite zone).

Pașii următori pentru România: de la laborator la câmp, cu AI în centru

Celulele tandem perovskit–siliciu de 32,3% arată că limita practică a fotovoltaicului se mută în sus. Chiar dacă până la producția pe scară largă mai sunt pași de făcut – scalare industrială, costuri, validare în câmp – direcția e clară și România are de ales între două atitudini:

  • așteptăm să vină tehnologia „la pachet” din afară;
  • pregătim de acum infrastructura digitală și AI care să o facă profitabilă în sistemul nostru energetic.

Dacă ai un rol în ecosistem – dezvoltator de proiecte, operator de rețea, integrator de soluții sau companie industrială – merită să începi deja să:

  1. Colectezi date de calitate din instalațiile actuale (siliciu): SCADA, meteorologie locală, imagini IR. Fără date nu există AI relevant.
  2. Testezi modele de forecast și mentenanță predictivă pe instalațiile existente, astfel încât, când apar module mai avansate, să ai deja „motorul” AI validat.
  3. Construiești scenarii de investiții care iau în calcul apariția tehnologiilor de 30%+ eficiență în următorii 5–10 ani.

Tranziția verde în România nu se va decide doar în legislație sau în licitații, ci și în laboratoare și în serverele care rulează modele AI. Perovskitul stabil și eficient e o piesă importantă din puzzle. AI-ul care îl integrează inteligent în sistem e cealaltă piesă, fără de care imaginea nu se vede clar.

Concluzie: de la recorduri de laborator la proiecte bancabile

Celula tandem perovskit–siliciu de 32,3% cu design steric complementar arată ce urmează pentru fotovoltaic: eficiență ridicată, stabilitate îmbunătățită și o chimie a interfețelor tot mai sofisticată. Pentru România, impactul real va veni când aceste module vor ajunge în parcuri și pe acoperișuri, conectate la rețele care deja folosesc AI pentru predicție, control și mentenanță.

Dacă vrem ca tranziția verde să fie și rapidă, și ieftină, și sigură, trebuie să privim aceste inovații nu ca pe curiozități tehnice, ci ca pe semnale clare: energia solară devine tot mai compactă, mai inteligentă și mai dependentă de software. Iar cei care își construiesc de pe acum competențele în AI pentru energie vor fi cei care, peste câțiva ani, nu doar vor cumpăra noile tehnologii, ci le vor și face profitabile.