Нанотехнологический прорыв устанавливает мировой рекорд эффективности солнечных элементов

 Тандемные солнечные элементы, изготовленные из перовскита и кремния, обеспечивают значительно более высокую эффективность, чем одни только кремниевые солнечные элементы.

К концу 2021 года команды HZB (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energiehad) представили тандемные солнечные элементы на основе перовскита и кремния с эффективностью, близкой к 30 процентам. Это значение было мировым рекордом за восемь месяцев, что является долгим сроком для этой горячо оспариваемой области исследований.

В журнале Nature Nanotechnology ученые описали, как они достигли нового рекордного значения более 31% с помощью нанооптического структурирования и отражающих покрытий.

Тандемные ячейки от HZB уже установили несколько мировых рекордов. Недавно, в ноябре 2021 года, исследовательская группа HZB достигла сертифицированной эффективности 29,8% с тандемной ячейкой из перовскита и кремния. Это был абсолютный мировой рекорд, который оставался непревзойденным в течение восьми месяцев. Летом 2022 года швейцарской команде из EPFL удалось превзойти это значение.

Команды HZB тесно сотрудничали при создании рекордной тандемной ячейки. После того, как они представили подробности в Nature Nanotechnology, журнал также предложил им написать исследовательский брифинг, чтобы подвести итоги своей работы и дать представление о будущих разработках.

Профессор, доктор Кристиан Беккер, которая разработала ячейку с мировым рекордом вместе с командой, возглавляемой доктором Берндом Станновски (кремниевая нижняя ячейка) и профессором доктором Стивом Альбрехтом (перовскитовая ячейка сверху), сказала: «Наши компетенции очень хорошо дополняют друг друга. ”

Команда Беккера внедрила в тандемную ячейку нанооптическую структуру: слегка гофрированную нанотекстуру на поверхности кремния. «Самое удивительное, что эта текстура дает сразу несколько преимуществ: она снижает потери на отражение и обеспечивает более регулярное формирование пленки перовскита», — пояснил Беккер.

Кроме того, диэлектрический буферный слой на обратной стороне кремния снижает паразитное поглощение в ближнем инфракрасном диапазоне.

На новом рекордном рубеже исследователи утверждают, что индивидуальные нанотекстуры могут помочь улучшить перовскитные полупроводниковые материалы на различных уровнях. Эти результаты ценны не только для тандемных солнечных элементов из перовскита и кремния, но и для светодиодов на основе перовскита.

***

В статье Nature Nanotechnology команда говорит, что их эффективность составляет 31%. Для тех, кто смотрит, прохождение отметки 30% является важной вехой. Поздравления по порядку! Управление светом, достигнутое командой, со временем повлияет на потребительские товары. Главный вопрос: «Какова будет стоимость изготовления панелей в промышленных масштабах?» с точностью, которую команда показывает в лабораторных исследованиях.

Это хорошая работа, поскольку каждый фотон должен платить за солнечную энергию, чтобы остаться в энергетическом бизнесе, и даже тогда конкуренция будет жесткой.

Будут трудные вопросы. Они будут касаться производственных затрат, заботы об окружающей среде при строительстве и переработке, продолжительности жизни и всего остального.

Но более 30% — это высокий КПД, который дает энтузиастам повод для уверенности.

Источник