Международной команде ученых удалось решить проблему, которая снижала эффективность прозрачных электродов, и создать инновационные тандемные солнечные элементы, сочетающие преимущества двух различных, но дополняющих друг друга технологий. Найденное ими решение открывает путь к производству пропускающих свет фотоэлементов, которые можно будет устанавливать на окна домов.
Кремниевые фотоэлементы десятилетиями считались основой солнечных технологий, но в последние годы все чаще слышны разговоры о первоскитовых элементах, которые можно объединить с традиционными кремниевыми, чтобы снизить себестоимость и увеличить КПД.
Тандемные солнечные элементы стали главной темой исследования и для группы ученых из США и Китая, пишет New Atlas. В прошлом они уже продемонстрировали, как сверхтонкую золотую пленку можно использовать в качестве электродов для этих устройств, но не смогли получить равномерный слой, что отразилось на проводимости.
В новой работе команда нашла решение проблемы, использовав в качестве затравочного слоя для формирования золотой пленки хром. «Обычно, если выращивать тонкий слой чего-то вроде золота, наночастицы кучкуются и получается нечто вроде островков, — пояснил Дон Ян из Университета штата Пенсильвания. — У хрома большая поверхностная энергия, которая хорошо подходит для выращивания поверх него золота, и действительно позволяет формировать тонкую золотую пленку большого размера».
Во время испытаний сверхтонкие электроды доказали стабильность в сочетании с перовскитовыми элементами, и продемонстрировали высокую производительность. КПД фотоэлемента составил 19,8%, что, по словам ученых, стало рекордом для полупрозрачных элементов. Объединив их в тандем с кремнием, исследователи повысили КПД до 28,3%.
Прирост эффективности на 5% — существенный прогресс. Это значит, что на каждый квадратный метр солнечных панелей будет вырабатываться около 50 дополнительных ватт энергии.
Прозрачные солнечные элементы можно было бы наносить на окна многоэтажек, витрины магазинов, автомобили, экраны смартфонов. Корейские ученые предложили новую конструкцию таких фотоэлементов. Они нанесли сверхтонкий слой кремния между двумя прозрачными металлооксидными полупроводниками — из оксида цинка и оксида никеля.
Читайте по теме. Полупрозрачные фотоэлементы на основе золота показали рекордный КПД — 28,3%
