Ефективність тандемних сонячних елементів підвищена до 25,5%
Команда дослідників з Гумбольдтового університету Берліна (HU) та Центру Гельмгольца Берлін (HZB) встановила новий світовий рекорд у галузі відновлюваної енергетики. Науковцям вдалося досягти ефективності у 25,5% при перетворенні сонячного світла на електроенергію завдяки поєднанню напівпровідникового шару CIGSe (мідь-індій-галій-селенід) із перовськітом.
Цим досягненням команда з Центру матеріалознавства Берліна (CSMB) при HU та HZB побила свій власний торішній рекорд (24,6%), встановлений для цієї ж комбінації матеріалів у сонячних елементах площею понад один квадратний сантиметр.
Новий показник був офіційно сертифікований Інститутом сонячних енергетичних систем Товариства Фраунгофера (ISE) у Фрайбурзі та внесений до авторитетних таблиць ефективності сонячних елементів (так званих «Зелених таблиць»), які є головним орієнтиром для світової спільноти фотовольтаїки.
«Щоб перевершити наш попередній результат, ми використали елементи CIGSe з різною шириною забороненої зони та застосували дві різні товщини шарів оксиду цинку, легованого алюмінієм. Ми також протестували різні архітектури елементів, спираючись на вдосконалення, яких досягли під час попереднього рекорду», - зазначив доктор Гільєрмо Фаріас Басульто (Guillermo Farias Basulto) з HZB.
У розробці тандемного сонячного елемента активну участь брала дослідницька група Hybrid Devices із CSMB, що базується в кампусі Адлерсгоф.
Вуай Чжан (Wuai Zhang), магістрант Інституту хімії HU та учасник дослідницької групи CSMB, дослідив численні комбінації оксиду нікелю та самоорганізовуваних моношарів (SAM). Це дозволило знизити втрати ефективності на межі розділу фаз тандемного елемента CIGSe-перовськіт і підвищити стабільність пристроїв. Крім того, Чжан оптимізував електрон-селективний контакт, який забезпечує проходження електричного струму в сонячному елементі.
«Цей рекорд демонструє, наскільки ефективно працює співпраця в Адлерсгофі за межами окремих лабораторій», - підкреслив професор, доктор Еміль Ліст-Краточвіл (Emil List-Kratochvil), фізик і керівник групи Hybrid Devices.
Його команда вивчає перовськітні матеріали - напівпровідникові кристали, які, залежно від свого складу, можуть використовуватися для виробництва різноманітних мікроелектронних пристроїв.
Для створення свого тандемного елемента дослідники об'єднали нижній елемент на основі CIGSe з верхнім елементом на основі перовськіту. Поєднання двох тонкоплівкових напівпровідників дозволяє досягати високих показників ефективності за мінімального впливу на навколишнє середовище.