Источник:solliance.eu
Слева направо: Ифэн Чжао (TU-Delft), Мехрдад Наджафи (TNO), Валерио Зардетто (TNO) и Донг Чжан (TNO) (фото Нильса ван Луна)
ЭЙНДХОВЕН, 26 сентября 2022 г. – TNO, TU Eindhoven, imec и TU Delft, партнеры в Solliance, объединили усилия, чтобы еще больше повысить эффективность преобразования тандемных солнечных элементов за пределы сегодняшних коммерческих фотоэлектрических (PV) модулей. Впервые четырехполюсные тандемные устройства из перовскита/кремния с сертифицированной верхней ячейкой преодолели барьер в 30 процентов. Такая высокая эффективность обеспечивает большую мощность на квадратный метр и меньшую стоимость за кВтч. Результат был представлен на 8-й Всемирной конференции по фотоэлектрическому преобразованию энергии (WCPEC-8) в Милане и был достигнут путем объединения новых перовскитных солнечных элементов с традиционными технологиями кремниевых солнечных элементов. Ячейка из перовскита с прозрачными контактами, являющаяся частью тандемного стека, прошла независимую сертификацию.
Кроме того, достижение высокой удельной мощности создаст больше возможностей для интеграции этих солнечных элементов в конструкции и строительные элементы, чтобы можно было покрыть большую площадь поверхности фотоэлектрическими модулями. Таким образом, преодоление 30-процентного барьера является большим шагом в ускорении энергетического перехода и повышении энергетической безопасности за счет снижения зависимости от ископаемого топлива.
ЛУЧШИЙ ИЗ ДВУХ МИРОВ
Тандемные устройства могут достигать более высокой эффективности, чем солнечные элементы с одним переходом, благодаря лучшему использованию солнечного спектра. Появляющиеся в настоящее время тандемы сочетают коммерческую кремниевую технологию для нижнего устройства с перовскитной технологией: последняя отличается высокоэффективным преобразованием ультрафиолетового и видимого света и превосходной прозрачностью для ближнего инфракрасного света. В четырехполюсных (4T) тандемных устройствах верхние и нижние ячейки работают независимо друг от друга, что позволяет применять в устройствах такого типа разные нижние ячейки. Коммерческая технология PERC, а также передовые технологии, такие как гетеропереход или TOPCon, или тонкопленочная технология, такая как CIGS, могут быть реализованы в тандемном устройстве 4T практически без каких-либо модификаций солнечных элементов. Кроме того, четырехполюсная архитектура упрощает реализацию двусторонних тандемов для дальнейшего повышения выхода энергии.
Исследователи из Нидерландов и Бельгии успешно повысили эффективность полупрозрачных перовскитовых ячеек до 19,7% площадью 3×3 мм2 по сертификату ESTI (Италия). «Этот тип солнечных элементов имеет очень прозрачный задний контакт, который позволяет более 93 процентам ближнего инфракрасного света достигать нижнего устройства. Эти характеристики были достигнуты за счет оптимизации всех слоев полупрозрачных перовскитных солнечных элементов с использованием передового оптического и электрического моделирования. в качестве руководства для экспериментальной работы в лаборатории». говорит доктор Мердад Наджафи из TNO. «Кремниевое устройство представляет собой гетеропереходный солнечный элемент шириной 20×20- мм2 с оптимизированной поверхностной пассивацией, прозрачными проводящими оксидами и передними контактами с медным покрытием для современного извлечения носителей», — говорит Ифэн Чжао, аспирант TU Delft, чьи результаты недавно прошли рецензирование. Кремниевое устройство, оптически сложенное под перовскитом, вносит 10,4-процентный КПД в общее преобразование солнечной энергии.
В совокупности эффективность преобразования этих тандемных устройств 4T без согласования по области, работающих независимо, составляет 30,1 процента. Лучшая в мире эффективность измеряется в соответствии с общепринятыми процедурами.
БУДУЩЕЕ ЧЕТЫРЕХ ТЕРМИНАЛЬНЫХ ТАНДЕМНЫХ СОЛНЕЧНЫХ МОДУЛЕЙ
Это еще не все: сочетание этого высокопрозрачного перовскитового элемента с другими технологиями на основе кремния, такими как обратный контакт (через металлическую обертку и ячейки с встречно-штыревыми задними контактами) и солнечными элементами TOPCon, также обеспечивает эффективность преобразования, приближающуюся к 30 процентам. Это демонстрирует потенциал высокопрозрачных перовскитных солнечных элементов и их гибкость в сочетании с уже коммерциализированными технологиями.
Эти лучшие в мире показатели эффективности, полученные на множестве существующих технологий, являются еще одной вехой на пути к промышленному развертыванию. «Теперь мы знаем ингредиенты и можем контролировать уровни, которые необходимы для достижения эффективности более 30 процентов. После объединения с опытом масштабирования и знаниями, накопленными за последние годы, чтобы довести материалы и процессы до больших площадей, мы можем сосредоточиться с нашими промышленные партнеры, чтобы внедрить эту технологию с эффективностью более 30 процентов в массовое производство», — говорит профессор Джанлука Колетти, руководитель программы тандемных фотоэлектрических технологий и приложений в TNO.
