Встановлено світовий рекорд - тандемний сонячний елемент досягає 32,5% ефективності

26 декабря 2022 г., 11:15

Наука и технологии

Чинний світовий рекорд тандемних сонячних елементів, що складаються з кремнієвого нижнього елемента і перовскітного верхнього, знову належить Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). Новий тандемний сонячний елемент перетворює 32,5% падаючого сонячного випромінювання в електричну енергію.

Сертифікаційний інститут European Solar Test Installation (ESTI) в Італії виміряв розроблений фотоелемент і офіційно підтвердив цей показник, який також включений в таблицю NREL технологій сонячних елементів, що ведеться Національною лабораторією відновлюваної енергетики США (National Renewable Energy Lab).

Вчені з HZB змогли значно підвищити ефективність тандемних перовскіт-кремнієвих сонячних елементів. «Це дійсно великий стрибок вперед, який ми не могли передбачити ще кілька місяців тому. Всі команди, залучені в HZB, особливо Центр фотоелектричних компетенцій (PVComB) і команди інноваційної лабораторії HySPRINT, працювали разом успішно і з ентузіазмом», говорить професор Стів Альбрехт (Steve Albrecht).

Команда Альбрехта використовувала вдосконалену композицію перовскіту з дуже розумною модифікацією інтерфейсу. Провідні автори, Сільвія Маріотті (Silvia Mariotti) та Ейке Кьонен (Eike Köhnen), розробили модифікацію інтерфейсу для зменшення втрат на рекомбінацію носіїв заряду й застосували детальний аналіз, щоб зрозуміти специфічні властивості модифікації інтерфейсу. Ці розробки потім були успішно впроваджені в тандемних сонячних елементах, а за допомогою магістрантки Лії Ціммерманн (Lea Zimmermann) - у поєднанні з подальшими вдосконаленнями оптики.

Крім того, багато інших вчених і техніків допомогли розробити і виготовити тандемні елементи, щоб досягти цього успіху. В цілому, інтерфейс і оптичні модифікації дозволили досягти найвищих фотонапруг (напруга в розімкнутому стані) і призвели до нового рекорду ефективності для цієї тандемної технології.

Протягом останніх років різні науково-дослідні інститути та компанії постійно працюють над підвищенням ефективності, і особливо останній місяць був дуже цікавим для цієї галузі. Наприкінці 2021 року різні команди з HZB досягли рекордного значення з ефективністю 29,8%, що було реалізовано за допомогою періодичних нанотекстур. Зовсім недавно, влітку 2022 року Федеральна політехнічна школа Лозанни вперше повідомила про сертифіковану тандемну комірку, яка перевищила бар'єр 30% на рівні 31,3%, що є значним стрибком ефективності порівняно зі значенням минулого року.

З новим сертифікованим значенням 32,5%, рекорд знову повернувся до HZB. «Ми дуже раді новому значенню, оскільки воно показує, що технологія тандему перовскіт/кремній є дуже перспективною для сприяння сталому енергопостачанню», вказує Альбрехт.

Науковий директор HZB, професор Бернд Рех (Bernd Rech) підкреслює: «Ефективність сонячних елементів тандемів HZB на рівні 32,5% зараз знаходиться в діапазонах, які раніше досягалися лише за допомогою дорогих напівпровідників III/V. Графік NREL чітко показує, наскільки вражаючими є останні два прирости від EPFL і HZB».