Тандемные солнечные элементы на базе перовскита установили рекорд эффективности. Об этом заявили немецкие инженеры, которые смогли достичь производительности более 23%. Такой технологический прорыв обещает скорое снижение цен на солнечные панели.
Ученые видят огромные перспективы в разработке перовскитных солнечных элементов, и уже 11 сентября 2019 года научный коллектив из берлинского исследовательского центра представит инновационный тандемный фотоэлемент на крупнейшей в мире международной конференции EU PVSEC в Марселе.
По словам ученых, солнечный элемент эффективен на 23,26 процента, что доказано опытным путем. Традиционно перовскиты дешевы, но пока не очень эффективны — нужны исследования для повышения КПД.
Комбинация перовскитов с классическими полупроводниковыми материалами вроде селенида кремния или меди, индия и галлия (CIGS), обещает в будущем недорогие и высокопроизводительные солнечные модули. Однако есть неувязка: слабый контакт между двумя полупроводниками снижает эффективность.
Физик Центра им. Гельмогльца профессор Стив Альбрехт и его научный коллектив «Perovskite Tandem Solar Cells» создали новые контактные слои, которые значительно снижают эти потери. Они смогли изготовить монолитный тандемный солнечный элемент из перовскита и CIGS с подтвержденной эффективностью 23,26% — это мировой рекорд. Ученые отмечают, что тандемная ячейка имеет активную площадь в один квадратный сантиметр, поэтому такой высокий КПД — это потрясающее достижение, поскольку тандемные клетки CIGS перовскита были значительно меньше.
Новые контактные слои, разработанные берлинскими учеными, состоят из органических молекул на основе карбазола с группами фосфоновой кислоты, которые самоорганизуются в мономолекулярные слои (так называемые «монослои с самоорганизацией», SAM). Эти SAM имеют очень благоприятные электрооптические свойства, и самосборка приводит к полному покрытию даже на шероховатых полупроводниковых слоях.
«SAM впечатляют своей простой и надежной обработкой, которая также позволяет масштабировать производство. Кроме того, они совместимы с широким спектром субстратов, а расход материалов чрезвычайно низок», — объясняет аспирант Амран Аль-Ашури. Не теряя времени, научный коллектив подал заявку на два патента и начал переговоры о лицензировании.
Монослои с самоорганизацией были разработаны в тесном сотрудничестве с Каунасским технологическим университетом (Литва), где научный коллектив профессора Витаутаса Гетаутиса синтезировал молекулы. Слоями CIGS ведает профессор Кристиан Кауфманн, который руководит исследованиями CIGS в Центре им. Гельмогольца и участвует в проекте SpeedCIGS.
Читайте по теме. Совершен прорыв в создании гибридных солнечных панелей
