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

Новаторська технологія: підвищення ефективності тандемних сонячних елементів за допомогою молекулярних контактів

Чи знаєте ви, що завдяки новітнім дослідженням ефективність тандемних сонячних елементів на основі перовскіту та кремнію досягає 31,4%? Це стало можливим завдяки вченим з Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) та їхнім міжнародним партнерам, які змогли налаштувати молекулярні контакти між шарами абсорберів та збору заряду. Це дослідження, яке ведеться в рамках проекту в регіоні Мюнхена, підкреслює роль кристалічних кремнієвих базових елементів, сумісних з промисловими стандартами.

Тандемні елементи на основі перовскіту та кремнію розділяють сонячний спектр між двома абсорберами. Верхня клітина з перовскіту здатна захоплювати високоенергетичне синє світло, в той час як нижня, кремнієва клітина, працює з червоною частиною спектру. Така тандемна структура дозволяє ефективніше перетворювати сонячне світло в електрику порівняно зі звичайними кремнієвими елементами.

Інноваційна молекулярна архітектура

Цікавим аспектом цієї технології є самозбірна монолayer (SAM), що діє як ультратонкий молекулярний контакт товщиною лише декілька нанометрів. Розроблена для поліпшення переносу заряду, SAM має вирішальну роль у підвищенні продуктивності. Однак на пірамідально текстурованих кремнієвих поверхнях стандартні молекули SAM можуть розташовуватися з неоднорідністю, що знижує ефективність переносу заряду.

Щоб вирішити цю проблему, дослідники створили молекулу, яка відмінно підходить для шорстких поверхонь, забезпечуючи рівномірне покриття та стабільний електронний контакт. Це дозволило значно покращити перенесення заряду в межах тандемної структури. Детальний аналіз показав, що в комерційно доступних прекурсорах SAM містяться бромвмісні домішки, які пасивують дефекти на межі та покращують продуктивність.

Неочікувані відкриття та нові можливості

Керівник проекту Айдін зазначив: “Це маленька хімічна зміна може мати такий великий ефект, здивувало навіть нас.” Таке відкриття демонструє, як взаємодія матеріалів на молекулярному рівні може суттєво вплинути на енергетичну продуктивність новітніх сонячних елементів.

Дослідники свідомо поєднали бромвмісні та небромвмісні молекули, що дозволило збільшити ефективність пасивації дефектів, не жертвуючи загальною хімічною стабільністю. Така вдосконалена структура SAM дозволяє більш щільно розміщувати молекули на текстурованій поверхні, підвищуючи ефективність переносу заряду.

Цей прорив у технології тандемних сонячних елементів відкриває нові горизонти для