Ученые рекордно повысили эффективность тандемных солнечных элементов

Немецкие инженеры зафиксировали новый рекорд эффективности тандемных солнечных элементов на базе перовскита. Такой технологический прорыв обещает скорое снижение цен на солнечные панели, отмечает sоlarbranche.de.

Ученые видят огромные перспективы в разработке перовскитных солнечных элементов, и уже 11 сентября 2019 года научный коллектив из берлинского исследовательского центра представит инновационный тандемный фотоэлемент на крупнейшей в мире международной конференции EU PVSEC в Марселе.

По словам ученых, солнечный элемент эффективен на 23,26 процента, что доказано опытным путем. Традиционно перовскиты дешевы, но пока не очень эффективны — нужны исследования для повышения КПД.

Комбинация перовскитов с классическими полупроводниковыми материалами вроде селенида кремния или меди, индия и галлия (CIGS), обещает в будущем недорогие и высокопроизводительные солнечные модули. Однако есть неувязка: слабый контакт между двумя полупроводниками снижает эффективность.

Физик Центра им. Гельмогльца профессор Стив Альбрехт и его научный коллектив «Perovskite Tandem Solar Cells» создали новые контактные слои, которые значительно снижают эти потери. Они смогли изготовить монолитный тандемный солнечный элемент из перовскита и CIGS с подтвержденной эффективностью 23,26% — это мировой рекорд. Ученые отмечают, что тандемная ячейка имеет активную площадь в один квадратный сантиметр, поэтому такой высокий КПД — это потрясающее достижение, поскольку тандемные клетки CIGS перовскита были значительно меньше.

Самоорганизующиеся слои со встроенными органическими молекулами могут стать решением проблемы низкой эффективности

Новые контактные слои, разработанные берлинскими учеными, состоят из органических молекул на основе карбазола с группами фосфоновой кислоты, которые самоорганизуются в мономолекулярные слои (так называемые «монослои с самоорганизацией», SAM). Эти SAM имеют очень благоприятные электрооптические свойства, и самосборка приводит к полному покрытию даже на шероховатых полупроводниковых слоях.

«SAM впечатляют своей простой и надежной обработкой, которая также позволяет масштабировать производство. Кроме того, они совместимы с широким спектром субстратов, а расход материалов чрезвычайно низок», — объясняет аспирант Амран Аль-Ашури.

Не теряя времени, научный коллектив подал заявку на два патента и начал переговоры о лицензировании.

Монослои с самоорганизацией были разработаны в тесном сотрудничестве с Каунасским технологическим университетом (Литва), где научный коллектив профессора Витаутаса Гетаутиса синтезировал молекулы. Слоями CIGS ведает профессор Кристиан Кауфманн, который руководит исследованиями CIGS в Центре им. Гельмогольца и участвует в проекте SpeedCIGS.