Самый престижный научный журнал Nature Energy опубликовал статью немецких ученых о разработке технологии масштабируемого производства самых совершенных на сегодняшний день перовскитных солнечных элементов. Речь идет о полностью перовскитном тандемном солнечном элементе, оба слоя которого содержат кристаллические структуры только этих минералов. Это означает, что такие элементы можно производить просто и быстро, не теряя при этом достаточно высокого КПД.
Тандемные солнечные элементы позволяют элементам работать в более широком энергетическом спектре. Например, верхний слой кремния поглощает красный и инфракрасный спектры, а нижний слой перовскита поглощает синий и зеленый. На прошлой неделе такие тандемные перовскитные элементы установили рекорд эффективности, когда КПД фотоэлектрических элементов впервые в истории превысил 30% (для элемента площадью 1 см2, что немаловажно, так как с увеличением масштаба эффективность снижается). Результат потрясающий, хотя следует помнить, что одним из слоев этого элемента является кремний со всеми вытекающими производственными особенностями, включая дорогостоящую обработку.
В новом исследовании ученые Технологического института Карлсруэ (KIT) задались целью создать тандемную ячейку исключительно из перовскитовых минералов с разной шириной запрещенной зоны, что позволило бы верхним и нижним слоям ячейки работать с разными спектрами и избежать использование силикона. Результат был настолько хорош, что ученые назвали разработку прямым путем к массовому производству тандемных чистых перовскитовых ячеек.
Используя комбинацию механического нанесения растворов и вакуумного напыления, исследователи создали ячейку, которая при чистой площади фотоэлемента 12.25 см2 (без учета рамок и контактных электродов) показала КПД 19.1%. При изготовлении такого же элемента площадью 0.1 см2 КПД составил 23.5 %. Многократное масштабирование производственного процесса привело лишь к неполному снижению эффективности на 5%. Это означает, что технологический процесс можно масштабировать до массового без существенной потери эффективности. При этом сохраняются основные преимущества производства перовскитовых ячеек – обработка с использованием жидких растворов и, как следствие, возможность создания фотоэлектрических поверхностей сложной формы и на гибкой подложке.
Источник изображения: Бахрам Абдоллахи Неджанд, KIT
Источник: Технологический институт Карлсруэ. Исследование находится в свободном доступе от Nature Energy по адресу https://rdcu.be/cRW93.
