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

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

Чи замислювались ви над тим, як змінюється майбутнє альтернативної енергетики? Дослідники в Мюнхені у співпраці з міжнародними партнерами лише що підвищили ефективність перовскітно-кремнієвих тандемних сонячних елементів до вражаючих 31,4%. Це досягнення стало можливим завдяки шляхом налаштування молекулярних контактів на межі між поглиначем і шарами збору зарядів.

Ці амбітні вчені з Людвіг-Максиміліан-Університету Мюнхена (LMU), Південного університету науки і технологій (SUSTech) у Шеньчжені, Міського університету Гонконгу та Університету наук і технологій короля Абдалли (KAUST) у Саудівській Аравії продемонстрували, як сучасні технології можуть суттєво поліпшити нашу взаємодію зі світлом. Перовскітно-кремнієві тандемні елементи розподіляють сонячний спектр між двома поглиначами: верхній перовскітний елемент захоплює енергійне синє світло, тоді як нижній кремнієвий елемент конвертує червону частину.

Такий підхід дозволяє більш ефективно перетворювати світло в електрику. Центральну роль у цій технології відіграє самозібрана моношарова структура (SAM) — ультратонкий молекулярний контакт, завтовшки лише кілька нанометрів, що полегшує транспорт зарядів від перовскіту до підлягаючих шару збору зарядів.

Однак, стандартні молекули SAM на текстурованих кремнієвих поверхнях можуть залишати пори та неоднорідності, що знижує ефективність. Щоб подолати це, дослідники синтезували молекулу для текстурованих поверхонь, що створює рівномірне покриття та стабільний електронний контакт.

За допомогою детального аналізу команда виявила, що певні бромовані сполуки можуть пасивувати дефекти на межі та підвищувати ефективність тандемних елементів. Ці роботи дають змогу не тільки підвищити ефективність, але й досліджувати подальші адаптації для використання в космосі.

Зокрема, вчені планують випробувати ці елементи в умовах, що симулюють тривале старіння, а також вивчити їх застосування в супутниках на низькій навколоземній орбіті. Подібні експерименти можуть стати основою для нових відкриттів в області сонячної енергетики та її застосувань у всесвіті.