Сначала Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), затем Oxford PV — и вот снова исследователи со Шпрее: три команды из HZB совместно установили новый мировой рекорд эффективности в 29,8% для тандемных фотоэлементов из перовскита и кремния. Этот результат сертифицирован CalLab ISEФраунгофера и внесен в таблицы Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL), практически в официальный мировой рейтинг эффективности.
В своей работе ученые HZB сосредоточились на оптическом усовершенствовании нижнего кремниевого гетеропереходного фотоэлемента. Для этого они добавили нанотекстурированную лицевую поверхность и диэлектрический отражатель с тыльной стороны.
Так, например, исследователи из HZB Филипп Токхорн и Йоханнес Зуттер изучали, как наноструктуры на различных интерфейсах влияют на производительность тандемного фотоэлемента из перовскита и кремния. Во-первых, они использовали компьютерное моделирование для расчета плотности фототока в перовскитных и кремниевых подэлементах для различных геометрий с нанотекстурами и без них. Затем они изготовили тандемные фотоэлементы из перовскита и кремния с различной текстурой:
«Даже нанотекстурирование с одной стороны улучшает поглощение света и позволяет увеличить ток короткого замыкания по сравнению с планарным эталоном», — говорит Заттер. Токхорн добавляет: «Примечательно, что нанотекстуры также приводят к небольшому улучшению электронного качества тандемного фотоэлемента и лучшему формированию пленки слоев перовскита».
Также были внесены улучшения в тыльную сторону фотоэлемента, которая должна отражать инфракрасный свет обратно в кремниевый поглотитель. «Используя диэлектрический отражатель, мы смогли более эффективно использовать эту часть солнечного света, что привело к увеличению фототока», — говорит исследователь из HZB Александрос Круз Бурназу.
Этот последний успех — далеко не конец пути, говорит HZB — результаты указали путь для дальнейших улучшений. Моделирование показало, что эффективность может быть еще больше увеличена путем наноструктурирования слоев поглотителя с обеих сторон. Эффективность может быть достигнута на уровне более 30 процентов. Этот порог подобен психологическому пределу, говорит Стив Альбрехт из HZB. «Это может произвести революцию в солнечной промышленности в ближайшем будущем», — объясняет он.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2021/11/22/helmholtz-zentrum-berlin-erzielt-weltrekord-bei-wirkungsgrad-von-tandem-solarzellen/
Перевод выполнен с разрешения редакции журнала pv mаgazine.
