Центр материаловедения и энергетики Гельмгольца в Берлине (HZB) намерен использовать новые производственные мощности для ускоренного перехода к коммерческому производству тандемных кремниево-перовскитовых фотоэлементов. После быстрого повышения эффективности перовскитовых фотоэлементов, для которых HZB удерживает рекорд в 29,1% благодаря своей испытанной в лаборатории разработке, на них возлагаются большие надежды в солнечной энергетике, поскольку кристаллические фотоэлементы значительно более ограничены по своей эффективности.
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%.
Новые тандемные фотоэлементы пока что не производятся серийно. У Oxford PV есть опытное производство в Бранденбурге-на-Гавеле и в настоящее время в процессе ввода в эксплуатацию находится более мощная линия. Она должна быть готова к середине следующего года.
Берлинский центр Гельмгольца намерен поддержать коммерциализацию этой многообещающей технологии и поднять ее на актуальный для отрасли уровень. «Наша цель — повысить эффективность таких фотоэлементов выше 30% — не только в лабораторных масштабах, но и при производстве в коммерческих масштабах», — говорит Бернд Становски, который отвечает за соответствующую работу в Центре Компетенции HZV «Фотовольтаика». При этом он делает основной упор на новые модульные производственные установки. «Такие установки позволят производить тандемные фотоэлементы на 6-дюймовых пластинах, как это обычно делается в солнечной промышленности», — продолжает Становски.
В HZB в качестве нижнего фотоэлемента используется фотоэлемент с гетеропереходом, благодаря чему на поверхности кремниевой пластины нанесены очень тонкие контактные слои из аморфного кремния. Они производятся осаждением с использованием так называемого химического осаждения из паровой фазы (PECVD), усиленного плазмой. Швейцарская компания Indeotec предоставила для этой цели берлинским исследователям кластерную систему, в которой есть техническая инновация. «Являясь первой в мире системой такого рода, она оснащена так называемыми зеркальными технологическими модулями PECVD, которые позволяют покрывать кремниевые пластины с обеих сторон — без необходимости их переворачивать», — говорит Становски.
Произведенный там гетеропереходный нижний фотоэлемент является основой для дальнейшей переработки в тандемный фотоэлемент. С 2021 года для этой цели будет доступна новая установка по вакуумной сепарации различных материалов, финансируемая Федеральным министерством экономики, добавляет Центр Гельмгольца. В настоящее время она разрабатывается двумя дрезденскими компаниями Von Ardenne и Creaphys. Согласно HZB, новая производственная установка будет включать все необходимые технологические этапы для производства верхнего фотоэлемента. «С помощью этой уникальной в мире технологии можно автоматически и за один проход с высокой пропускной способностью изготовить целый фотоэлемент, состоящий из нескольких слоев, а также электрических контактов», — подчеркивает Становски. Это является основной предпосылкой для конкурентоспособного производства высокоэффективных тандемных фотоэлементов.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2020/09/08/hzb-will-silizium-perowskit-tandemzellen-naeher-an-kommerzielle-produktion-bringen/