Исследовательская группа Центра Гельмгольца в Берлине (HZB) опубликовала статью в журнале Science ранее в этом месяце о разработке тандемной солнечной ячейки на основе перовскита/кремния, достигшей эффективности 29,15%. Это новый мировой рекорд.
Рекорд эффективности солнечных элементов
Это превосходит предыдущее достижение в 28% эффективности. Долгосрочная целевая эффективность для тандемной солнечной ячейки на основе перовскита/кремния составляет 30%, так что это очень обнадеживающий шаг на пути к этой цели.
И что еще лучше, ученые оптимистично настроены, что 30% для этого типа панелей могут быть превзойдены, тем самым достигнув еще большей эффективности солнечной энергии.
Кремний в настоящее время является стандартным материалом для солнечных элементов, а перовскит и кремний разрабатывались отдельно как полупроводниковые материалы для солнечных панелей. Ученые видят в перовските неиспользованный потенциал и экспериментируют с ним, комбинируя его с другими материалами.
В данном случае ученые объединили его с кремнием и получили результат, которым остались довольны.
Эйке Кёнен, аспирант и соавтор исследования, заявил:
Эффективность 29,15% — это не только рекорд для данной технологии, но и самое высокое значение во всей категории «Развивающиеся фотовольтаические технологии» в таблице NREL [Национальной лаборатории возобновляемой энергетики].
Как это работает
Так почему же комбинация перовскита/кремния сработала так хорошо? HZB объясняет:
Солнечные элементы, состоящие из двух полупроводников с различными запрещенными зонами, могут достигать значительно более высокой эффективности при использовании в тандеме по сравнению с отдельными элементами. Это связано с тем, что тандемные элементы более эффективно используют солнечный спектр. В частности, обычные кремниевые солнечные элементы в основном эффективно преобразуют инфракрасные компоненты света в электрическую энергию, в то время как определенные перовскитные соединения могут эффективно использовать видимые компоненты солнечного света, что делает эту комбинацию мощной.
Кроме того, использование перовскита и кремния вместе не увеличивает стоимость солнечных панелей, что очень важно, поскольку мир увеличивает использование солнечной энергии.
Исследовательская группа использовала панель размером 1 см x 1 см (0,4 дюйма x 0,4 дюйма), поэтому, конечно, требуется масштабирование, но команда уверена, что это выполнимо. Кроме того, после 300 часов имитации использования тандемная солнечная ячейка сохранила 95% своей первоначальной эффективности.
Иллюстрация: Состав тандемной солнечной ячейки. Eike Köhnen/HZB