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

Ефективність перовскит-силіконових тандемних сонячних елементів: новий рекорд

Чи мріяли ви колись про використання сонячної енергії з максимальною ефективністю? Вчені з Мюнхена разом із міжнародними партнерами зробили черговий крок до цього, підвищивши ефективність перовскит-силіконових тандемних сонячних елементів до вражаючих 31.4 відсотка. Це значне збільшення було досягнуто завдяки налаштуванню молекулярних контактів між абсорбуючими та збиральними шарами.

Результати, опубліковані в журналі Joule, підкреслюють: цей прорив став можливим завдяки зусиллям команд з Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), Південного університету науки і технології в Шенчжені, Міського університету Гонконгу та Університету короля Абдалли науки і технологій у Саудівській Аравії. Усі ці фахівці зосередилися на перовскит-силіконових тандемних елементах, які здатні ефективно ділити сонячний спектр між двома абсорберами.

Інноваційна структура для підвищення ефективності

Ключем до успіху в цій галузі стала самозбирана монокристалічна структура (SAM). Це ультратонкий молекулярний контакт товщиною всього кілька нанометрів, що полегшує перенесення заряду з перовскиту в підлеглі шари. Але і тут не все було просто. Стандартні молекули SAM не завжди забезпечують рівномірне покриття через нерівності пірамідальної текстури силіконових поверхонь, що може знижувати ефективність. Щоб усунути це, дослідники створили молекулу, розроблену для текстурованих, шорстких поверхонь. Це дозволило досягти більш рівномірного покриття і стабільного електронного контакту.

Відкриття на молекулярному рівні

Проте найцікавішим виявилось те, що комерційно доступний прекурсор SAM містив слідові кількості бромвмісних забруднювачів. І, на подив дослідників, ці бромовані види допомогли пасивувати дефекти на інтерфейсі. “Те, що така мала хімічна зміна може мати такий великий ефект, здивувало навіть нас”, – ділиться керівник проекту Айдін. Таке відкриття підкреслює важливість точного взаємодії матеріалів на молекулярному рівні для підвищення енергетичного виходу нових сонячних елементів.

Після виявлення цього ефекту команда свідомо поєднала бромовані та небромовані молекули, що дозволило використовувати ефект пасивації дефектів без втрати загальної хімічної стабільності.

Майбутнє перовскит-силіконових елементів

Наступний етап — піддати тандемні елементи прискореним випробуванням старіння, щоб оцінити їхню поведінку в умовах, що імітують довгострокове зовнішнє