Источник: eurekalert.org
В то время как кремний преобразует в основном красные части солнечного света в электричество, соединения перовскита в основном используют синие части спектра. Таким образом, тандемный солнечный элемент из сложенного кремния и перовскита обеспечивает значительно более высокую эффективность, чем каждый отдельный элемент в отдельности.
Профессор Бернд Станновски из Института HZB PVcomB и профессор Стив Альбрехт, возглавляющий Группу молодых исследователей Гельмгольца (YIG) в HZB, уже несколько раз устанавливали новые рекорды для монолитных тандемных солнечных элементов. В конце 2018 года команда представила тандемный солнечный элемент из кремния с металлогалогенидным перовскитом, эффективность которого достигла 25,5%. Тогда Oxford Photovoltaics Ltd. объявила стоимость в 28 процентов.
Теперь команда HZB может сообщить о следующей записи. Значение 29,15% было сертифицировано Институтом солнечных энергетических систем Фраунгофера (ISE) в пятницу, 24 января, и теперь отображается в диаграммах Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), США. Диаграмма NREL отслеживает возрастающие уровни эффективности почти для всех типов солнечных элементов с 1976 года. Соединения перовскита были включены только с 2013 года, и с тех пор эффективность этого класса материала увеличилась больше, чем в любом другом материале.
«Мы разработали специальный контактный электродный слой для этой ячейки в сотрудничестве с группой профессора Витаутаса Гетаутиса (Каунасский технологический университет), а также улучшили промежуточные слои», - объясняют Эйке Кенен и Амран Аль-Ашури, докторанты в группе Альбрехта. Новый электродный контактный слой также позволил улучшить состав перовскитного соединения в лаборатории HZB HySPRINT. Это соединение теперь более стабильно при освещении в тандемном солнечном элементе и улучшает баланс электрических токов, вносимых верхней и нижней элементами. Силиконовая нижняя ячейка принадлежит группе Stannowski и имеет специальный верхний слой из оксида кремния для оптического соединения верхних и нижних ячеек.
Все процессы, используемые для реализации этой ячейки площадью один квадратный сантиметр, также в принципе подходят для больших площадей поверхности. Масштабирование с помощью процессов вакуумного осаждения очень перспективно, как уже показали первоначальные испытания.
Реальный практический предел эффективности для тандемных ячеек из кремния и перовскита составляет около 35 процентов. Затем команда HZB хочет преодолеть 30-процентный барьер эффективности. Альбрехт объясняет, что первоначальные идеи для этого уже обсуждаются.