В настоящее время наиболее распространенными являются солнечные элементы на основе кремния. Эффективность их работы постоянно повышается, то есть, увеличивается количество процентов поступающего солнечного света, которое может быть преобразовано в энергию.
Установка солнечной системы. Фото: REUTERS
Сейчас обычным явлением является эффективность в 18–24 процента. Но эта эффективность остановится на отметке чуть ниже 29 процентов — больше физически невозможно. Поэтому ученые уже ищут решение, пока этот предел не достигнут. Особенно перспективными считаются тандемные солнечные элементы. И именно в этой технологии был установлен новый рекорд.
Китайская компания JinkoSolar создала солнечный элемент с эффективностью 33,84 процента. Это новый рекорд для тандемных солнечных элементов. JinkoSolar побила свой собственный рекорд, который ранее составлял 33,24 процента. По данным JinkoSolar, это уже 27-й мировой рекорд в области фотоэлектричества.
Секрет преодоления отметки в 29 процентов заключается в дополнительном слое, который преобразует солнечный свет в энергию. Для этой цели используется перовскит. Отсюда и название тандемного солнечного элемента: два разных слоя работают сообща, генерируя энергию.
В качестве основы компания JinkoSolar использовала собственный солнечный элемент Type-N, изготовленный из кристаллов кремния. Сверху находится слой перовскита. Он оптимизирован для поглощения спектра солнечного света, с которым элементы Type-N с трудом справляются. Кремний может лучше использовать красные компоненты солнечного света, тогда как перовскит может лучше использовать синие компоненты.
По данным JinkoSolar, повышение производительности по сравнению с предыдущими тандемными солнечными элементами стало возможным благодаря дальнейшей оптимизации собственных технологий. Они гарантируют максимально бесшовное соединение двух слоев и устранение небольших дефектов в кристаллах перовкита.
Несмотря на то, что каждое новое решение приближает ученых к более эффективной фотоэлектрической энергетике, пройдет еще несколько лет, прежде чем готовые к серийному производству тандемные солнечные элементы можно будет установить на крышах. Подобные рекорды устанавливаются в лабораторных условиях, обычно с использованием солнечных элементов размером 1 х 1 см. Однако для их коммерческого использования необходим формат 15 х 15 см.
Производство тандемных солнечных элементов такого размера в настоящее время все еще затруднительно или слишком дорого, чтобы быть рентабельным. Кроме того, слой перовскита все еще слишком нестабилен для коммерческого использования. Во многих лабораторных испытаниях эффективность падает до менее 80 процентов от первоначальной уже через несколько дней или недель. В случае обычных кремниевых солнечных элементов столь существенная потеря производительности происходит лишь через 30 лет.
JinkoSolar не сообщила, когда, по ее ожиданиям, технология будет готова к выходу на рынок. Аналитики предполагают, что такие производители, как JinkoSolar, стремятся достичь отметки в 35 процентов для готового к серийному производству продукта. Это дало бы им достаточно преимуществ по сравнению с классическими кремниевыми солнечными элементами, чтобы оправдать более высокую цену, которую будет иметь тандемный солнечный элемент, когда появится на рынке.