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

Досягнення в області перовскіт-силіконових тандемних сонячних елементів: підвищення ефективності до 31,4%

У сучасному світі альтернативна енергетика стає ключовим напрямком розвитку технологій, і цікаві новини надходять з Мюнхена, де команда дослідників досягла значного прогресу. Об’єднавшись з міжнародними партнерами, дослідники підвищили ефективність перовскіт-силіконових тандемних сонячних елементів до вражаючих 31,4%. Це стало можливим завдяки оптимізації молекулярних контактів на межі між шарами поглинача та збору заряду.

Цей прорив був вперше повідомлений в журналі Joule, де зазначалося, що тандемний елемент був виготовлений безпосередньо в Мюнхені на кристалічних силіконових нижніх елементах. Слід відзначити, що у дослідженні брали участь вчені з Людвіга-Максиміліанса-Університету Мюнхена (LMU), Південного університету науки і технологій (SUSTech) у Шеньчжені, Міського університету Гонконгу та Університету короля Абдалли науки і технологій (KAUST) у Саудівській Аравії.

Принцип роботи та структура перовскіт-силіконових елементів

Перовскіт-силіконові тандемні сонячні елементи функціонують, розподіляючи сонячний спектр між двома поглиначами. Перовскітний верхній елемент захоплює енергійне синє світло, тоді як силіконовий нижчий елемент відповідає за перетворення червоної частини спектра. Використання цих двох матеріалів, що мають різні ширини заборонених зон, дозволяє перетворювати більшу частину падаючого сонячного світла на електрику, перевершуючи ефективність одношарових силіконових елементів.

Ефективність системи значною мірою залежить від інтерфейсів між шарами. Саме тут фотоволтаїчні заряди повинні витягуватись максимально ефективно з мінімальними втратами.

Інноваційні рішення в області молекулярних контактів

Ключовим компонентом у даній архітектурі є самозібрані молекули (SAM), які формують ультратонкі молекулярні контакти всього кілька нанометрів завтовшки. SAM розроблені для полегшення переносу заряду з перовскітних у силіконові нижні шари. Однак, на пірамідально текстурованих силіконових поверхнях, стандартні молекули SAM можуть розташовуватись нерівномірно, що знижує ефективність пристрою.

Дослідники вирішили цю проблему, синтезувавши спеціальні молекули для текстурованих поверхонь, що забезпечують більш рівномірне покриття і стабільний електронний контакт. Цей новий підхід покращує перенесення заряду і встановлює надійний зв’язок між перовскітними та силіконовими елементами.

Комерційно доступні прекурсори SAM містили бромсодержащі домішки, які виявилися надзвичай