Мировой рекорд по эффективности тандемных перовскитно- кремниевых фотоэлементов возвращается в столицу Германии: исследователям Центра Гельмгольца в Берлине (HZB) удалось разработать фотоэлемент, который преобразует 29,15% солнечного света в электрическую энергию.
Таким образом, 30-процентная отметка теперь в пределах досягаемости. Калибровочная лаборатория «CalLab» Института солнечно- энергетических систем Фраунгофера (ISE) официально подтвердила этот результат, достигнутый исследовательской группой во главе со Стивом Альбрехтом и Берндом Станновски.
Тандемный фотоэлемент был изготовлен в типичном для лабораторий размере в один квадратный сантиметр. В принципе, процессы, используемые для его изготовления, также подходят и для производства более масштабных фотоэлементов, объясняют исследователи.
Тандемные фотоэлементы, изготовленные из кремния и перовскита, обеспечивают значительно более высокую эффективность, чем фотоэлементы, изготовленные отдельно из обоих материалов, поскольку они сочетают в себе соответствующие преимущества: в частности, кремний преобразует в электроэнергию красные компоненты солнечного света, а соединения перовскита — прежде всего синие компоненты спектра. Практический реалистичный предел эффективности тандемных фотоэлементов из кремния и перовскитов составляет около 35%.
«Мы разработали специальный новый контактный слой для рекордного фотоэлемента в сотрудничестве с группой профессора Витаутаса Гетаутиса из Каунасского технологического университета и оптимизировали еще один промежуточный слой», — объясняют Айке Кёнен и Амран Аль-Ашури, аспиранты из группы Альбрехта. Новый контактный слой также позволил дополнительно отрегулировать состав соединения перовскита в лаборатории HySPRINT HZB, чтобы он был более стабильным при воздействии на него солнечным светом. Стабильность — это ахиллесова пята этого материала — со временем он значительно теряет свои характеристики. Всего несколько дней назад исследователи из Бельгии и Нидерландов объявили, что они достигли прорыва в стабильности перовскитных солнечных батарей промышленным методом.
Нижний фотоэлемент из кремния был изготовлен группой Станновского. Фотоэлемент содержит специально смешанный слой из оксида кремния для оптического соединения обоих фотоэлементов. Альбрехт и Станновски ранее совместно установили несколько рекордов для монолитных тандемных фотоэлементов. В конце 2018 года команда представила тандемный фотоэлемент из кремния и металлогалогенидного перовскита, эффективность которого достигла 25,5%. В сентябре прошлого года исследователи HZB достигли мирового рекорда в 23,26% для тандемных фотоэлементов из CIGS и перовскита.
Рекордная эффективность в 29,15% теперь появится на диаграмме, публикуемой Национальной лабораторией по исследованиям возобновляемой энергии США (NREL), на которой отражаются все достижения по эффективности почти для всех типов фотоэлементов с 1976 года. Перовскитные соединения были включены в диаграмму только в 2013 году. С тех пор эффективность этого класса материалов выросла больше, чем у любого другого материала.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2020/01/30/hzb-erzielt-rekord-wirkungsgrad-mit-perowskit-silizium-tandemzelle/