Большинство солнечных батарей сегодня сделаны из кремния. Фотоэлектрические системы, в которых они используются, имеют длительный срок службы, но средний КПД составляет от 22 до 25 процентов.
Можно добиться еще большей эффективности – но есть физический предел. Даже при наличии большого количества исследований КПД свыше 30% невозможно превзойти, поэтому ищут альтернативы кремнию.
Возможным решением этой проблемы является минерал перовскит. Тандемные или гибридные солнечные элементы, изготовленные из кремния и перовскита, уже достигли эффективности более 34% в лабораторных испытаниях. Однако ученые еще далеки от готовности к серийному производству: перовскит чувствителен к воздействию окружающей среды – плохие условия для использования на открытом воздухе 365 дней в году.
Именно здесь в игру вступают исследования ученых из китайского университета Чжэцзян. Они разработали гибридный солнечный элемент, перовскит которого значительно более прочен, чем предыдущие. Исследователи разработали собственный перовскитный слой, обладающий повышенной устойчивостью к воде и нагреву, сообщает 5 июля портал PV-Magazine.
Солнечная батарея, построенная с использованием такого слоя, имеет эффективность всего 25,7%, но через 1000 часов ее мощность все еще составляет 98% от первоначальной. Производительность снижается линейно. После 5000 часов она все равно была 90%.
Исследователи не рассматривают свою разработку как отдельный солнечный элемент. Они полагают, что их перовскитный слой может быть использован во многих других перовскитных солнечных элементах в будущем для увеличения срока службы.
«Эта разработка может служить универсальной и отказоустойчивой стратегией для улучшения производительности перовскитных солнечных элементов в различных сценариях. Это важно для продвижения будущего серийного производства таких солнечных элементов», — говорят исследователи.
Если это действительно так, и технология будет подтверждена дальнейшими исследованиями, то мог бы быть достигнут прорыв в области гибридных солнечных элементов и важный шаг на пути к серийному производству.
Однако, вероятно, пройдет еще 5–10 лет, прежде чем можно будет приобрести коммерчески доступные тандемные фотоэлектрические системы с эффективностью более 30%.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Photonics.