Материаловеды из Саудовской Аравии и Германии получили эффективные и стабильные тандемные солнечные элементы на основе кремния и перовскитов. Они заменили слой фторида лития в перовскитной ячейке на слой фторида магния, что позволило снизить гигроскопичность и подвижность ионов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Тандемный солнечный элемент состоит из двух полупроводниковых солнечных элементов, расположенных один над другим. Сверху размещают полупроводник с большей шириной запрещенной зоны, а сам слой делают тонким и полупрозрачным. В этом случае верхний слой поглотит только самое высокоэнергетические фотоны, или коротковолновую часть солнечного спектра. Фотоны с более низкой энергией (длинноволновая часть спектра) пройдут через верхний слой и поглотятся в нижнем. В результате солнечный элемент будет поглощать и преобразовывать в электрическую энергию весь спектр солнечного излучения, не теряя ни высокоэнергетические, ни низкоэнергетические фотоны. Поэтому эффективность тандема всегда выше, чем у каждой из частей по отдельности.
Для нижней части тандема идеальным кандидатом считается кремний. Кремниевые солнечные преобразователи очень хорошо изучены, эффективны и стабильны. В то же время их эффективность уже почти достигла своего предела и почти не растет (рекорд на монокристаллическом кремнии составляет 26,7 процентов, эффективность коммерческих поликристаллических образцов в среднем 20– 22 процента). Поэтому идея сделать кремний частью тандема и получить за счет этого еще несколько процентов эффективности выглядит очень перспективной.
Одним из возможных партнеров для кремния могут стать перовскитные солнечные элементы. Перовскитные слои наносят из раствора, поэтому их легко нанести поверх кремниевого полупроводника, а варьируя состав перовскита, можно подобрать оптимальное значение ширины запрещенной зоны.
Большой шаг вперед в создании кремниево-перовскитных тандемов сделали ученые из Саудовской Аравии и Германии под руководством Стефана Де Вольфа (Stefaan De Wolf) из Научно-технического университета имени короля Абдаллы.
