Ученые из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (HZB) поставили очередной мировой рекорд эффективности, создав образец тандемного фотоэлемента из перовскита и кремния площадью 1 см2. Его КПД составил 29,15%, что было официально подтверждено специалистами Института солнечных энергетических систем Fraunhofer ISE.
Ранее представителям HZB удалось изготовить тандемный перовскит-кремниевый солнечный элемент с эффективностью 25,5%.
В конце 2018 года британско-немецкий стартап Oxford PV улучшил этот показатель до 28%. Теперь инженеры нацелены на достижение отметки в 30%.
Нынешний успех был достигнут благодаря оптимизации структуры фотоэлемента. В партнерстве с профессором Каунасского технологического университета Витаутасом Гетаутисом ученые разработали специальный электропроводящий слой между компонентами фотоэлектрической ячейки. Кроме того, был улучшен состав перовскита, с помощью которого удалось добиться большей стабильности соединения и сбалансировать электрические токи между элементами.
Для покрытия кремниевого компонента был использован оксид кремния, что позволило улучшить оптическую связь всей конструкции.
На рисунке показана структура тандемного солнечного элемента: между тонким слоем перовскита (черный) и слоем кремния (синий) находятся функциональные промежуточные слои. Credit: Eike Köhnen/HZBНесмотря на то, что новый фотоэлемент был изготовлен в лабораторных условиях, инженеры подчеркивают, что использованные при этом процессы можно масштабировать в рамках промышленного производства.
Не вдаваясь в технические подробности, они отметили вакуумное напыление в качестве наиболее перспективной технологии для выпуска тандемных солнечных панелей.Глава исследовательской группы Стив Альбрехт уверен, что повысить эффективность тандемного фотоэлемента на уровень выше 30% и приблизиться к 35% (практический предел тандемных технологий) – вполне реально. Ученые уже ведут исследования, пытаясь наметить пути достижения поставленных целей.
Группе Альбрехта также принадлежит рекорд в создании фотоэлемента из перовскита и селенида меди-индия-галлия (CIGS) с эффективностью в 23,26%. Эта технология уже была предоставлена для наладки производства японской компании, имя которой пока не называется.