№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

Установлен новый мировой рекорд эффективности солнечных батарей

Фото: pixabay.com

Ученые говорят, что это не предел.

Немецкая исследовательская группа разработала тандемный солнечный элемент, эффективность которого достигает 24 процентов. Это означает, что 24 процента фотонов преобразуются в электричество.

Это новый мировой рекорд эффективности солнечных батарей, который был достигнут с комбинацией органических поглотителей и поглотителей на основе перовскита.

Традиционные технологии солнечных элементов преимущественно основаны на полупроводниковом кремнии. Однако их эффективность ограничена, поэтому ученые постоянно ищут новые сочетания материалов, которые могли бы преодолеть эти ограничения. В новом исследовании ученые объединили два таких альтернативных поглощающих материала.

Авторы работы использовали органические полупроводники, представляющие собой соединения на основе углерода, способные проводить электричество при определенных условиях. Они были соединены с перовскитом на основе соединения свинца и галогена с превосходными полупроводниковыми свойствами.

Обе эти технологии требуют для своего производства значительно меньше материалов и энергии по сравнению с обычными кремниевыми элементами, что позволяет сделать солнечные элементы еще более экологичными.

Поскольку солнечный свет состоит из различных спектральных компонентов, то есть цветов, эффективные солнечные элементы должны преобразовывать как можно больше этого солнечного света в электричество. Этого можно добиться с помощью так называемых тандемных ячеек, в которых в солнечном элементе объединены разные полупроводниковые материалы, каждый из которых поглощает разные диапазоны солнечного спектра.

В новом исследовании органические полупроводники использовались для ультрафиолетовой и видимой частей света, в то время как перовскит может эффективно поглощать ближний инфракрасный диапазон. Подобные комбинации материалов уже исследовались в прошлом, но теперь удалось значительно повысить их эффективность.

Перед началом проекта лучшие в мире тандемные элементы из перовскита и органики имели КПД около 20 процентов. Под руководством Университета Вупперталя кельнские исследователи вместе с другими партнерами по проекту смогли увеличить это значение до беспрецедентных 24 процентов.

В качестве межсоединения в солнечный элемент был интегрирован тонкий слой оксида индия толщиной всего 1,5 нанометра, чтобы минимизировать энергетические потери. В ближайшем будущем авторы работы рассчитывают получить тандемные ячейки с эффективностью более 30 процентов.