Исследователи из Университета штата Колорадо в Боулдере (CU Boulder) создали дешёвый фотоэлемент, обладающий одной из высочайших на сегодняшний день эффективностью преобразования энергии, использовав комбинацию из слоёв кремния и перовскита.
«Мы взяли продукт, который отвечает за промышленность с оборотом в 30 миллиардов долларов в год, и сделали его на 30% лучше», — сказал Майкл МакГи, профессор кафедры химической и биологической инженерии и соавтор статьи, опубликованной в журнале Science.
Исследователи взяли перовскитный фотоэлемент, кристаллическая структура которого предназначена для захвата фотонов с более высокой энергией, и поместили его поверх кремниевого фотоэлемента, который захватывает больше фотонов в инфракрасной части спектра. При такой комбинации перовскит повышает эффективность кремниевого фотоэлемента примерно на треть с 21% до 27%.
В течение многих лет кремниевые фотоэлементы были стандартом в солнечной промышленности. Однако, средняя эффективность современных фотоэлементов на основе кремния составляет от 18% до 21%, а максимальная — около 26,6%.
Концепция многопереходных или тандемных солнечных элементов известна уже около полувека, и мировой рекорд достигнутой с её применением эффективности составляет более 45%. Однако стоимость таких рекордных фотоэлементов — 80 тысяч долларов за квадратный метр, потому что они выращиваются по одному атомному слою за раз, создавая один большой монокристалл — делает перспективы их сколько-нибудь широкого применения нереалистичными.
Секретная формула включает уникальный тройной галогенидный сплав хлора, брома и йода, который обеспечивает наилучшее сочетание эффективности и стабильности — стал итогом исследований, растянувшихся на всё последнее десятилетие.
Подобные перовскиты легко синтезировать даже в лабораторных условиях. В испытаниях на протяжении 1000 часов или почти 42 дней новые тандемные фотоэлементы показали минимальное изменение первоначальной эффективности.
Профессор МакГи считает, что превышение максимальной эффективности кремниевых фотоэлементов не исчерпывает весь потенциал разработанных его группой широкополосных многослойных структур. «Мы считаем, что они могут преодолеть рубеж эффективности в 30% и при этом сохранить стабильность», — говорит он.
Источник: https://ko.com.ua/sloj_perovskita_uluchshil_jeffektivnost_kremnievoj_solnechnoj_batarei_na_30_132164