Команде исследователей из Федеральной политехнической школы Лозанны и Центра электроники и микротехнологий удалось поднять эффективность преобразования солнечной энергии с 13% в 2018 году до нынешних 30%. По мнению исследователей, у трехпереходных элементов, по сравнению с одно- и двухпереходными, большой потенциал — их эффективность может превысить 40%.

В ходе исследования ученые решили две основные проблемы трехпереходных фотоэлементов: низкое напряжение в верхнем перовскитовом слое и недостаточную генерацию тока в среднем. Для этого они применили три инновации, рассказывает Techxplore.

Во-первых, добавили молекулу, которая направляет формирование кристаллов перовскита и устраняет дефекты, что позволило верхнему элементу создавать более высокое напряжение (1,4 В). Во-вторых, разработали новый трехступенчатый метод создания среднего элемента, улучшающий поглощение света в ближней инфракрасной области спектра. В-третьих, добавили наночастицы между нижним кремниевым и средним перовскитовым слоями, которые отражают дополнительный солнечный свет обратно в средний элемент, дополнительно увеличивая его ток.

«Мы показали, что благодаря продуманной конструкции и технологиям мы можем приблизиться к уровням производительности, традиционно доступным для самых дорогих многослойных солнечных элементов на основе полупроводников III–V групп, используемых в космосе, которые состоят из нескольких полупроводниковых слоев, — заявил Кристоф Баллиф, руководитель лаборатории. — Они могут достигать эффективности до 37% и стоить примерно в 1000 раз дороже наземных элементов в пересчете на ватт. Наш подход открывает двери для нового поколения промышленно жизнеспособных высокоэффективных многослойных фотоэлектрических элементов».

Исследователи из Китая создали недавно полимерный солнечный элемент с эффективностью преобразования 19,1% и беспрецедентной стабильностью: после 2000 часов работы на открытом воздухе сохраняется 97% начальной эффективности, а прогнозируемый срок службы превышает 100 000 часов.