Ученые из Швейцарии, работающие в Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL) и Центре электроники и микротехнологий (CSEM), достигли значительного прогресса в сфере солнечной энергетики, разработав тандемный солнечный элемент, демонстрирующий беспрецедентную эффективность.
Созданное устройство, включающее кремниевую основу и два слоя из перовскита, сформированные в виде тонких пленок, продемонстрировало сертифицированную эффективность в 30,02%, что является новым рекордом и превышает предыдущий показатель в 27,1%.
Ключевое отличие данной разработки от предыдущих лабораторных исследований состоит в ее направленности на возможность расширения производства и практическое использование, а не только на применение дорогостоящих и сложных в изготовлении материалов.
Исследователи направили свои усилия на устранение основных технических недостатков, свойственных тройным структурам, в частности, низкого напряжения верхнего слоя и недостаточной силы тока в среднем слое. В качестве решения была использована особая молекула, способствующая улучшению кристаллизации перовскита, благодаря чему удалось уменьшить число дефектов и увеличить напряжение верхнего слоя до 1,4 вольта.
Новая методика изготовления, состоящая из трех этапов, была разработана для среднего слоя, что позволяет повысить поглощение света в ближней инфракрасной области спектра. Кроме того, использование наночастиц между слоями способствует отражению света обратно в средний элемент, тем самым увеличивая генерацию тока.
По словам Керема Артюка, ведущего автора исследования, тщательно разработанная конструкция и технологический процесс позволили ученым достичь производительности, сопоставимой с характеристиками дорогостоящих полупроводниковых элементов III-V, которые традиционно применяются в космической отрасли. Цена таких элементов в тысячу раз выше, и представленный подход может стать основой для создания нового поколения промышленно востребованных, высокоэффективных фотоэлементов.
Несмотря на то, что достигнутый результат уже является значительным достижением, возможности тройных элементов еще более широки. В настоящее время ученые намерены уделить внимание вопросам устойчивости и организации массового производства, чтобы этот рекорд как можно скорее был реализован в виде реальных применений.
Результаты исследования в журнале Nature.