Солнечные элементы из кремния с перовскитом достигли рекордной эффективности 25,2%

В лаборатории фотоэлектроники Высшей технической школы в Лозанне (EPFL) разработали решение, представляющее собой высокопродуктивный вариант тандемного солнечного элемента. Швейцарские учёные разместили слой перовскита прямо над стандартным кремниевым элементом, получив рекордную эффективность фотоэлектрического преобразования — 25,2%.


В тандемных элементах перовскит дополняет кремний. Он наиболее эффективен в преобразовании голубого и зеленого света, тогда как кремний оптимально работает в красном и инфракрасном диапазонах.

В процессе создания тандемного устройства авторам пришлось решить серьёзную проблему. Поверхность кремниевого солнечного элемента состоит из множества пирамидок размером около 5 нм, препятствующих отражению падающего света. Традиционный метод нанесения перовскита в жидком виде не обеспечивает равномерного покрытия поверхности: жидкость скапливается у основания пирамидок, оставляя их пики непокрытыми.


Оптимальную микроструктуру перовскит-кремниевого сэндвича удалось создать, применив двухэтапный метод нанесения перовскита. Сначала из паровой фазы осаждали неорганический слой, полностью покрывающий пирамиды. Затем центрифугированием добавляли органический раствор, пропитывающий пористую базовую структуру. В завершение, плёнку нагревали до температуры 150°, при которой происходила равномерная кристаллизация перовскита.

Такой метод производства весьма перспективен, так как добавляет всего несколько шагов к коммерческому процессу изготовления монокристаллических кремниевых элементов. Подробно об этой разработке сообщается в статье, вышедшей в журнале Nature Materials.


«Объединив два материала, мы можем максимально использовать солнечный спектр и увеличить количество генерируемой энергии. Расчеты показывают, что эффективность в 30% должна быть достигнута в ближайшее время», – говорят авторы исследования Флоран Сахли и Жреми Вернер.

В настоящее время продолжаются исследования с целью повышения эффективности, устойчивости и долговечности перовскитной пленки. Несмотря на то, что команда сделала прорыв, им еще предстоит проделать много работы, до того момента как их технология может быть принята в производство на коммерческой основе.

 

econet.ru


18.06.2018