Совместная команда из Берлинского центра имени Гельмгольца (HZB) и Берлинского университета Гумбольдта установила новый мировой рекорд по преобразованию солнечной энергии в тандемных ячейках на основе CIGS-перовскита.
Их новейшая солнечная батарея достигла КПД в 24,6%, что было подтверждено независимым Институтом солнечных энергетических систем Фраунгофера во Фрайбурге, Германия. Это достижение основывается на перспективах тонкоплёночной солнечной технологии, известной своими низкими требованиями к энергии и материалам при производстве, приводя к минимальному воздействию на окружающую среду.
В отличие от обычных кремниевых солнечных элементов, тонкоплёночные элементы на основе таких материалов, как медь, индий, галлий и селен (CIGS), отличаются гибкостью, экономичностью и простотой производства. Объединив эти свойства с перовскитовым верхним элементом, исследователи создали тандемную архитектуру, имеющую лучшие свойства обоих компонентов.
Читайте: Китай построит космическую солнечную электростанцию с 1 км панелями для получения энергии
Новая тандемная конструкция солнечных элементов
В созданной тандемной ячейке нижний поглощающий слой из CIGS соединён с верхним слоем из перовскита. Ключом к достижению рекордной эффективности стало улучшение контактных слоёв между двумя ячейками, что позволило добиться лучшей электрической интеграции и повысить общую производительность.
Такая оптимизация не только расширила границы технологий, но и показала на потенциал тандемных солнечных элементов на основе CIGS, для будущего прогресса в области солнечной энергетики. Новая рекордная ячейка – это результат совместной работы команд учёных.
Верхний элемент изготовлен студентом Technische Universität Berlin – TU Berlin под руководством Штефана Галла. В то же время слой перовскитового поглотителя изготовили в совместной лаборатории HZB и Берлинского университета Гумбольдта. А исследователь HZB Гильермо Фариас Басулто отвечал за создание ячейки CIGS и оптимизацию контактных слоёв.
Его работа при поддержке высокопроизводительной кластерной системы KOALA позволила нанести перовскит и контактные слои в вакууме, что ещё больше повысило производительность ячейки. Это достижение примечательно не только рекордной эффективностью, но и тем, что имеет значение в более широком контексте развития солнечных элементов.
Тандемные солнечные элементы на основе CIGS-перовскита обладают набором преимуществ по сравнению с популярными на рынке элементами на основе кремния.
Благодаря регулируемой полосе пропускания и высокому коэффициенту поглощения они могут быть настроены на эффективное поглощение более широкого диапазона солнечного спектра. Кроме того, элементы устойчивы к радиации и могут изготавливаться на гибких подложках, что делает их универсальнее для различных условий применений, от фотовольтаики в зданиях до портативных источников энергии.
Последние достижения в области тандемных элементов на основе кремния, включая рекорд эффективности в 28,6%, установлены производителем из Сеула, с учётом более высоких темпов роста инноваций в области этих солнечных технологий.
Превышение предела Шокли-Квайссера
Интересно, что тандемные солнечные элементы на основе CIGS потенциально могут превысить предел Шокли-Квейссера, который устанавливает максимальную эффективность для однопереходных солнечных элементов на уровне примерно 33,7%.
Соединяя материалы со взаимодополняющими зазорами, как CIGS и перовскит, тандемные элементы способны превысить этот теоретический предел. Исследователи полагают, что дальнейшие усовершенствования поднимут эффективность тандемных CIGS-перовскит намного выше 30%.
Профессор Рутгер Шлатманн, представитель отдела солнечной энергетики HZB, сказал: «В HZB у нас есть высокоспециализированные лаборатории и эксперты, которые являются лучшими в своих областях. Этим рекордным тандемным элементом они ещё раз показали, насколько плодотворно работают вместе».
Этот рекорд также знаменует собой значительный шаг вперёд в эволюции технологий устойчивой энергетики, обещая дальнейшее повышение их эффективности и рентабельности.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU