Две группы инженеров по солнечной энергетике, одна из которых возглавлялась большой группой из Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, а другая — из Федеральной политехнической школы Лозанны, нашли два способа повысить эффективность солнечных элементов путем улучшения взаимодействия кремния и перовскита. Обе команды опубликовали статьи в журнале Science, где они описывают свою работу и результаты тестирования. В статье "Перспективы" Стефан Де Вольф и Эркан Айдин из Университета науки и технологий имени короля Абдуллы рассказывают о работе обеих команд.
Ранее проведенные исследования показали, что из-за ограничений кремния только узкая часть полосы частот солнечного света может быть преобразована в электричество, что ограничивает его теоретическую эффективность до 29,4%. Чтобы преодолеть это ограничение, инженеры солнечных элементов попытались добавить другие материалы в качестве отдельного слоя, который может преобразовывать свет на других частотах в электричество.
Один из таких материалов - перовскит, кристалл, выращенный из смеси титана и кальция. Хотя он показал себя многообещающим, его полезность ограничена из-за того, что некоторые электроны имеют тенденцию повторно поглощаться кристаллом, прежде чем их можно использовать для производства электричества. В этих двух новых попытках обе команды нашли способ обойти эту проблему, используя разные подходы.
В первой попытке инженеры ввели жидкий йодид пиперазиния в слой перовскита, который уже был нанесен на слой кремния. Их метод показал эффективность 32,5% во время тестирования.
Во второй попытке команда разработала процесс, который включал покрытие слоя кремния химическими веществами-предшественниками, а затем добавление второго химического вещества, запускающего реакцию, которая приводит к образованию перовскитного покрытия. В результате получилось покрытие с меньшим количеством дефектов, что позволило меньшему количеству электронов вернуться обратно в кристалл. Тестирование показало, что двухэтапный процесс можно использовать для производства солнечных элементов с эффективностью 31,2%.
Обе команды признают, что их методы были применены к солнечным элементам гораздо меньшего размера, чем те, которые используются в коммерческих целях; поэтому необходимо разработать средства для их масштабирования перед использованием их в традиционных солнечных элементах.