Фотоэлемент, над которым работает команда NREL, основан на архитектуре инвертированных метаморфических многопереходных (IMM) элементов и состоит из трех «переходов», то есть компонентов, которые производят электрический ток под действием света. Каждый такой узел изготовлен из разных материалов — сверху фосфид индия-галлия, в середине арсенид галлия, снизу арсенид индия-галлия. Они позволяют охватить различные длины волн, чтобы собирать как можно больше энергии.

Другая инновация этих элементов — «квантовые колодцы» в среднем слое. Проводящий слой, зажатый между двумя другими материалами с более широкой энергетической щелью, удерживает электроны в двух измерениях, что позволяет материалу улавливать больше света. Средний слой этого фотоэлемента, который может состоять из 300 колодцев, значимо повышает общую эффективность устройства.

Новый солнечный элемент конвертирует солнечный свет в электричество с КПД 39,5% в условиях освещения, эквивалентных естественным. Другие экспериментальные образцы демонстрировали и большую эффективность, но лишь под действием концентрированного света. Освещение, соответствующее «одному Солнцу», дает лучшее представление о том, как панель поведет себя в реальных условиях, рассказывает New Atlas.

Инженеры испытали новый фотоэлемент в условиях, имитирующих космос, как если бы он применялся в солнечных панелях спутников и других космических аппаратах. Эффективность составила 34,2%.

Рекордный КПД — 23,6% — показал двойной фотоэлемент из перовскитовых и органических материалов, приблизившись к показателю современных солнечных элементов из кремния. Достижение сингапурских ученых открывает дорогу к массовому производству легких, дешевых и сверхтонких фотоэлементов, идеально подходящих для автомобилей, яхт, тентов, крыш и других подобных конструкций.