Синтез кремния и перовскита: создан солнечный элемент с эффективностью 34%

Специалисты из Университета Сучжоу и Центрального научно-исследовательского института LONGi совместно представили новый тип высокоэффективного тандемного элемента. Согласно данным иксбт.ком, этот инновационный перовскит-кремниевый солнечный элемент достиг коэффициента полезного действия (КПД) в 34%, что стало важным шагом на рынке возобновляемых источников энергии. Об этом Иксбт.ком сообщает.

В современной солнечной энергетике традиционные панели на основе кремния приближаются к пределу своих возможностей. Поэтому ученые активно исследуют тандемные конструкции, в которых верхний слой выполнен из перовскита. Такой подход позволяет более эффективно использовать солнечный спектр и получать больше энергии, однако его массовому внедрению препятствовали технические сложности в зоне сопряжения двух материалов.

Технологические барьеры и их решение

Основная проблема при создании тандемных элементов заключается в сложности формирования перовскитного слоя одинаковой толщины на текстурированной поверхности кремния. Также на границе материалов наблюдаются потери носителей заряда. В предыдущих попытках для решения этой проблемы использовался дополнительный изолятор, но этот метод значительно затруднял движение заряда.

Команда китайских исследователей применила совершенно иной подход. Вместо сплошного изолятора они использовали наноточки диоксида циркония (ЗрО₂). Эти наночастицы, расположенные между проводящим оксидом и молекулярным монослоем, изменяют свойства поверхности, обеспечивая равномерное распределение жидкого раствора перовскита без пустот.

Преимущества нового элемента и результаты испытаний

Благодаря разработанной технологии сформировались более крупные кристаллические зерна, что резко повысило качество перовскитного слоя. Согласно анализам, в результате такой обработки среднее время жизни носителей заряда увеличилось почти вдвое — с 1,46 микросекунды до 2,81 микросекунды.

Лучший экспериментальный образец, протестированный в лабораторных условиях, показал эффективность 34%. Специалисты уделили особое внимание не только высокой мощности, но и долговечности устройства. Герметично закрытые солнечные элементы прошли испытания под непрерывным искусственным освещением при комнатной температуре в течение 2000 часов.

По результатам тестов, эти инновационные элементы сохранили 84% своей первоначальной эффективности. Это свидетельствует о создании долгосрочной и надежной основы для будущих коммерческих солнечных электростанций.