Три команды учёных из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (Helmholtz-Zentrum Berlin, HZB) добились рекордного значения КПД для тандемных солнечных элементов с перовскитом. Рекорд зафиксирован американской Национальной лабораторией по изучению возобновляемой энергии на уровне 29,8 % и даёт надежду на скорое достижение психологически значимой планки эффективности в 30 %.
Слева передняя часть фотоэлемента с нанотекстурированным напылением, а слева задняя часть с отражателем. Источник изображения: Alexandros Cruz /HZB
Предыдущий сертифицированный NREL рекорд исследователей из Helmholtz-Zentrum Berlin был установлен в январе 2020 года (посвящённая этому достижению статья была опубликована только в декабре 2020 года, о чём мы в своё время рассказывали). На тот момент учёные представили тандемную ячейку из кремния со слоем перовскита с эффективностью 29,15 %. В то же время на момент публикации данных о разработке в научном журнале был поставлен новый рекорд КПД для тандемной ячейки с перовскитом. Новый рекорд установила компания Oxford PV, эффективность ячейки которой достигла 29,52 %.
Сегодня учёные из Германии с гордостью сообщили, что их разработка снова впереди планеты всей. И хотя шаг вперёд сделан на доли процента, борьба за достижение 30-процетного рубежа — это «захватывающее соревнование», как уверяют разработчики. Добавим, теоретический предел для тандемных ячеек из кремния и перовскита ожидается на уровне 35 % КПД.
Если исследователи будут передвигаться такими микроскопическими шагами, то мы вряд ли дождёмся инновационных солнечных элементов в обозримом будущем. Прорыву может помочь новое открытие. Буквально на днях американские учёные сообщили, что КПД солнечных элементов с перовскитом можно резко увеличить за счёт использования атомарно тонких 2D-слоёв этого минерала. В том числе, в составе тандемных фотоэлементов, где используются традиционный кремний и перовскит.
Amran Al-Ashouri /HZB
Что касается работы немецких учёных, то они улучшили КПД как за счёт нанесения нанотекстуры на переднюю сторону фотоэлемента, так и за счёт установки диэлектрического отражателя на обратной стороне. Отражатель возвращает инфракрасное излучение обратно в кремниевый слой элемента (кремний ориентирован на поглощение красной и инфракрасной составляющей солнечного спектра), а нанотекстура на поверхности переднего слоя из перовскита улучшает поглощение синей и зелёной составляющей спектра. На этом эксперименты не закончатся — учёные планируют углубить изучение разного рода текстур.
Подпишись: