Перовскит может вывести кремниевые элементы из технологического тупика

Несмотря на то, что кремниевые элементы сегодня доминируют на рынке солнечной энергетики, эффективность преобразования света ими практически прекратила расти, на протяжении уже полутора десятков лет остановившись на отметке в 25%.

Такие батареи генерируют электричество поглощая фотоны в видимом и инфракрасном спектре. Фотоэлектрические устройства на базе перовскита для этого используют только фотоны видимого света, имеющие больше энергии, и как следствие, получают больше электроэнергии на каждый поглощённый фотон.

Использование сочетания двух типов солнечных батарей для повышения кпд было бы вполне логичным шагом, однако до сих пор этому мешала непрозрачность перовскитных элементов.

Преодолеть это препятствие удалось аспиранту Стенфордского университета Колину Бейли (Colin Bailie), разработавшему способ нанесения на перовскит двух прозрачных электродов, позволяющих части фотонов достигать низлежащего слоя кремния.

Перовскиты легко повреждаются под действием тепла и растворяются в воде, из-за чего пришлось отказаться от традиционных методов. Электроды, сетку серебряных нанопроводов, накладывали вручную, перенося под давлением с пластиковой основы на перовскит.

В эксперименте команда из Стенфорда разместила перовскитный солнечный элемент с эффективностью 12,7% поверх низкокачественного кремниевого — с КПД всего 11,4%. «Комбинируя две батареи, имеющие приблизительно равную эффективность, можно добиться весьма значительного ее увеличения», — заявил Бейли.

Полученные результаты показали работоспособность этой концепции и заставляют пересмотреть коммерческие перспективы использования низкокачественного кремния. Коэффициент преобразования такого «тандема» возрос почти в полтора раза, до 17%.

В другом опыте, сочетание перовскитной ячейки (12,7%) с солнечным элементом из диселенида индия, галлия, меди (CIGS) позволило повысить кпд преобразования последнего с 17% до 18,6%.

«Поскольку в большинстве своем перовскитные элементы получают осаждением из раствора, превращать обычные солнечные батареи в высокопроизводительные тандемы можно будет с незначительным повышением их себестоимости, — полагают авторы публикации в свежем выпуске журнала Energy & Environmental Science. — Наша цель состоит в том, чтобы задействовать уже существующие в мире кремниевые производства. С тандемными солнечными элементами нет необходимости в миллиардных расходах на строительство новых заводов».

Решение последнего серьезного вопроса — долгосрочной стабильности перовскитов, по их мнению, позволит через пять-десять лет получить недорогие тандемы с эффективностью, составляющей 25 и даже 30%.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI