Тандемные солнечные батареи подешевеют

Разместив, один над другим, солнечные элементы, чувствительные к разным энергиям фотонов, можно перерабатывать в электричество более широкую часть солнечного спектра. До сих пор для создания таких тандемов требовалась сложная технология и очень чистые монокристаллические пластины, что ограничивало применение этих эффективных солнечных батарей, в основном, космическими приложениями.

О прорыве в этой области недавно сообщил исследовательский коллектив швейцарских федеральных лабораторий материаловедения EMPA. Сотрудники отдела фотоэлектроники смогли изготовить тандемные элементы на основе поликристаллических тонких плёнок методом, который в дальнейшем может быть распространён на металлическую фольгу и гибкие полимерные пленки.

Главным достижением исследователей стал разработанный ими низкотемпературный процесс получения верхнего, перовскитного слоя батареи. Необходимая для этого температура не превышает 50 °C, что сулит экономию энергии при массовом производстве и удешевление конечных продуктов.

Эффективность преобразования для этого слоя составила 14,2%, а его средняя прозрачность — 72%. Перовскитные кристаллы в нем наносились комбинацией методов химического осаждения и центрифугирования на тонкую прослойку органического материала PCBM, молекулы которого содержат шарообразную структуру из 61 атома углерода.

Получаемый после финального отжига слой нанокристаллов перовскита поглощал солнечный свет в голубой и жёлтой частях спектра, но пропускал сквозь себя красные и инфракрасные лучи. Они попадали на оптимизированную для такого диапазона ячейку из диселенида меди/индия/галлия (CIGS), образующую второй, нижний слой тандемного солнечного элемента.

Для изготовленного ими прототипа инженеры Empa получили КПД 20,5%, что близко к рекордным показателям однослойных поликристаллических батарей (25%). Они подчёркивают, что это лишь первая попытка и потенциал этой технологии позволяет достичь эффективности, превышающей 30%.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI