Logo
Cover

Ученые из Швейцарии разработали две модификации тандемных солнечных элементов из кремния и перовскита, впервые перешагнув границу производительности для элементов такого типа. Новый рекорд выходит за пределы возможностей фотоэлемента из чистого кремния, а материалы в составе устройства применяются недорогие и доступные.

Кремний долгое время доминировал в индустрии фотовольтаики благодаря надежному сочетанию эффективности, долговечности, цены и простоты в производстве. Десятки лет технологического прогресса постепенно увеличили производительность фотоэлементов, но они уже близки к теоретическому пределу в 29,4%, пишет New Atlas.

Перовскиты могут стать альтернативой кремнию, и для этого не обязательно заменять его. Оба материала отлично работают вместе, поглощая волны разной длины — кремний отлично работает в красном и инфракрасном спектрах, перовскиты — в зеленом и синем. Это значит, что тандемные элементы способны достигнуть большей эффективности, чем кремниевые или перовскитовые по-отдельности.

В 2018 году рекордный КПД составил 25,2%, в 2020-м достиг сначала 27,7%, а затем и 29,15%. На следующий год эффективность тандемных фотоэлементов приблизилась к 30%.

А теперь ученые из Федеральной политехнической школы в Лозанне и Швейцарского центра электроники и микротехнологий разработали тандемные кремний-перовскитовые солнечные элементы с КПД более 30%. Для этого они использовали две различных конструкции. Первая состоит из перовскитового слоя, нанесенного на гладкую кремниевую поверхность, которая в ходе испытаний достигла эффективности в 30,93% для устройства площадью 1 см². Вторая — из нанесенного на текстурированную кремниевую поверхность перовскита. Ее КПД — 31,25% на 1 см² фотоэлемента.

«Тандемные технологии перовскита на кремнии в потенциале превосходят лимит эффективности в 30%, но впервые этот давно предсказанные потенциал был продемонстрирован, — сказал Кристиан Вольф, глава исследовательской группы. — Можно надеяться, что в будущем это открытие проложит путь к еще более дешевому экологичному электричеству».

Инженеры из Принстона совершили прорыв в возобновляемой энергетике, разработав первый перовскитовый фотоэлемент с экономически оправданным сроком службы. По оценкам разработчиков, устройство может работать с повышенной производительностью в течение 30 лет, что на десять лет больше, чем у стандартных солнечных элементов, которые используются в индустрии сейчас.