Комбинация кремния с перовскитом показала рекордный результат для солнечного элемента

В лаборатории фотоэлектроники Высшей технической школы в Лозанне (EPFL) разработали решение, представляющее собой высокопродуктивный вариант двухпереходного солнечного элемента. Швейцарские учёные разместили слой перовскита прямо над стандартным кремниевым элементом, получив рекордную эффективность фотоэлектрического преобразования — 25,2%.

В тандемных элементах перовскит дополняет кремний. Он наиболее эффективен в преобразовании голубого и зеленого света, тогда как кремний оптимально работает в красном и инфракрасном диапазонах.

В процессе создания тандемного устройства авторам пришлось решить серьёзную проблему. Поверхность кремниевого солнечного элемента состоит из множества пирамидок размером около 5 нм, препятствующих отражению падающего света. Традиционный метод нанесения перовскита в жидком виде не обеспечивает равномерного покрытия поверхности: жидкость скапливается у основания пирамидок, оставляя их пики непокрытыми.

Оптимальную микроструктуру перовскит-кремниевого сэндвича удалось создать, применив двухэтапный метод нанесения перовскита. Сначала из паровой фазы осаждали неорганический слой, полностью покрывающий пирамиды. Затем центрифугированием добавляли органический раствор, пропитывающий пористую базовую структуру. В завершение, плёнку нагревали до температуры 150°, при которой происходила равномерная кристаллизация перовскита.

Такой метод производства весьма перспективен, так как добавляет всего несколько шагов к коммерческому процессу изготовления монокристаллических кремниевых элементов. Подробно об этой разработке сообщается в статье, вышедшей в журнале Nature Materials.

Как заявляют авторы, их расчёты и предварительные эксперименты свидетельствуют, что вскоре вполне может быть достигнута эффективность в 30%.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365