Перовскіт-кремнієві фотоелектричні пристрої вперше досягли КПД у 30%

Організації TNO, TU Eindhoven, imec і TU Delft, партнери Solliance, об'єднали зусилля, щоб підвищити ефективність роботи тандемних сонячних елементів до меж сьогоднішніх комерційних фотоелектричних (PV) модулів.

Вперше чотириконтактні перовскітно-кремнієві тандемні пристрої з сертифікованим верхнім елементом долають бар'єр у 30%. Така висока ефективність дозволяє отримати більшу потужність з квадратного метра та меншу вартість кВт-год.

Результат, який дослідники презентували під час 8-ї Всесвітньої конференції з фотоелектричного перетворення енергії (WCPEC-8) у Мілані, був досягнутий шляхом поєднання нових перовскітних сонячних елементів з традиційними технологіями кремнієвих сонячних елементів. Перовскітний елемент з прозорими контактами, що входить до складу тандемного стека, вже пройшов незалежну сертифікацію.

Тандемні пристрої можуть досягати вищої ефективності, ніж одноперехідні сонячні елементи, завдяки кращому використанню сонячного спектра. Тандеми, що з'являються зараз, поєднують комерційну кремнієву технологію для нижнього пристрою з технологією перовскіту: остання характеризується високоефективним перетворенням ультрафіолетового і видимого світла і чудовою прозорістю до ближнього інфрачервоного світла. У чотириконтактних (4T) тандемних пристроях верхня та нижня комірки працюють незалежно одна від одної, що дозволяє застосовувати їх різні типи. Комерційна технологія PERC, а також преміальні технології, такі як гетероперехід або TOPCon (тонкоплівкові технології), такі як CIGS, можуть бути реалізовані в 4T-тандемних пристроях практично без будь-яких модифікацій сонячних елементів. Крім того, архітектура з чотирма терміналами спрощує реалізацію двосторонніх тандемів для подальшого збільшення виходу енергії.

Дослідники з Нідерландів та Бельгії успішно підвищили ефективність напівпрозорих перовскітних елементів до 19,7% при площі 3х3 мм², що підтверджено сертифікатом ESTI (Італія). «Цей тип сонячних елементів має високопрозорий задній контакт, який дозволяє більш ніж 93% ближнього інфрачервоного світла досягати нижньої частини пристрою. Ці показники були досягнуті шляхом оптимізації всіх шарів напівпрозорих перовскітних сонячних елементів з використанням передового оптичного та електричного моделювання в якості керівництва для експериментальної роботи в лабораторії», підкреслив д-р Мехрдад Наджафі (Mehrdad Najafi) з TNO. «Кремнієвий пристрій являє собою гетероперехідний сонячний елемент розміром 20x20 мм² з оптимізованою поверхневою пасивацією, прозорими провідними оксидами та мідними передніми контактами для найсучаснішого вилучення носіїв», додає Іфенг Чжао (Yifeng Zhao), аспірант Делфтського технічного університету, результати роботи якого нещодавно були рецензовані. Кремнієвий пристрій, оптично укладений під перовскітом, вносить свій внесок у загальне перетворення сонячної енергії на 10,4%.

В цілому, 30,1% - це ефективність перетворення цього тандему 4T-пристроїв, що працюють незалежно один від одного, без узгодження по площі. Цей найкращий у світі показник ефективності вимірюється відповідно до загальноприйнятих процедур.

«Тепер ми знаємо інгредієнти та можемо контролювати шари, які необхідні для досягнення ефективності понад 30%. У поєднанні з досвідом масштабування та знаннями, накопиченими за останні роки, ми зможемо разом з нашими промисловими партнерами зосередитися на впровадженні цієї технології з ефективністю понад 30% у масове виробництво», - говорить професор Джанлука Колетті (Gianluca Coletti), керівник програми "Тандемні фотоелектричні технології та їх застосування" в TNO.

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