Молекулярні контакти підвищують ефективність тандемних сонячних елементів до 31,4 відсотка

Підвищення ефективності тандемних сонячних елементів на основі перовскиту та кремнію: досягнення 31,4%

Уявіть собі майбутнє, де енергія сонця буде максимально ефективно перетворюватися в електричну енергію. Дослідники в Мюнхені разом з міжнародними партнерами досягли значного прогресу в цій галузі, збільшивши ефективність тандемних сонячних елементів на основі перовскиту та кремнію до вражаючих 31,4%. Цей науковий прорив став можливим завдяки вдосконаленню молекулярних контактів на межі між шарами, що поглинають та збирають заряди.

Тандемна комірка, продемонстрована у регіоні Мюнхена, була виготовлена ​​на кристалічних кремнієвих елементах, які відповідають промисловим стандартам пристроїв. Дослідження провели вчені з Університету імені Людвіга-Максиміліана в Мюнхені, Південного університету науки і технологій у Шеньчжені, Міського університету Гонконгу та Університету науки і технологій імені Короля Абдулли в Саудівській Аравії.

Тандемні елементи: як це працює?

Тандемні сонячні елементи на основі перовскиту та кремнію відрізняються від традиційних, оскільки вони поділяють сонячний спектр між двома поглиначами. Верхня клітина на основі перовскиту ловить високоенергетичне блакитне світло, тоді як кремнієва розташована нижче забезпечує перетворення червоної частини світла. Завдяки використанню двох матеріалів з різними ширинами зон, таких як в цій структурі, можна більш ефективно перетворювати більшу частину сонячного світла в електрику, ніж у разі односкладових кремнієвих елементів.

Секрет ефективності: SAM та його вплив

Центральним компонентом тандемної архітектури є самоорганізований моношар або SAM, що формує ультратонкий молекулярний контакт. Ідея цього шару полягає у полегшенні переносу зарядів з перовскиту до підлеглих шарів. Стандартні молекули з простими алкіл-ланцюгами можуть виявитися недостатньо ефективними на текстурованих поверхнях, але дослідники знайшли вирішення цієї проблеми шляхом створення нової молекули, що краще підходить для шороховатих поверхонь.

Після детального аналізу інтерфейсу вчені виявили, що у комерційно доступному прекурсорі SAM містилися невеликі кількості бромових домішок. Ці домішки здатні пасивувати дефекти на межі, підвищуючи загальну ефективність пристрою. “Те, що така маленька хімічна зміна може мати таке велике значення, здивувало навіть нас”, – прокоментував керівник проекту Айдін.

Нове покоління сонячних елементів: погляд в майбутнє

Використ