"Волшебное" покрытие повышает эффективность солнечных панелей до 31%: как работает

Группа ученых из Китая провела исследование в Наньчанском университете и разработала стратегию пассивации поверхности, которая позволяет сгладить поверхностные дефекты слоя перовскита фотоэлементов. Об этом пишет Angewandte Chemie.

По мнению исследователей, новое покрытие из специальных органических молекул поможет сделать солнечные панели еще более эффективными, а также снизить их стоимость.

Основными материалами, используемыми для изготовления тандемных солнечных элементов в новой технологии, являются комбинация кремния, который поглощает в основном красный и ближний инфракрасный свет, и перовскита, эффективно использующий видимый свет.

Ученые применили так называемый метод Чохральского (польский химик Яном Чохральский создал особый метод измерения степени кристаллизации металлов, таких как олово, цинк, свинец, — ред.), позволяющий создавать кремниевые пластины с пирамидальными структурными элементами микрометрового масштаба на поверхности. Эти микротекстуры улавливают больше света, поскольку их отражающая способность намного ниже, чем у гладкой поверхности. Однако покрытие этих пластин перовскитом приводило к появлению множества дефектов кристаллической решетки, которые негативно влияли на электронные свойства солнечных батарей. Ученые решили эту проблему, разработав стратегию пассивации поверхности, позволяющую сгладить дефекты слоя перовскита.

Соединение тиофенэтиламмония с трифторметильной группой (CF3-TEA) наносится методом динамического распыления. Это образует однородное покрытие даже на микротекстурированных поверхностях, пояснили специалисты. Благодаря своей высокой полярности и энергии связи покрытие CF3-TEA может значительно уменьшить влияние поверхностных дефектов. Безызлучательная рекомбинация подавляется, а электронные уровни подстраиваются так, чтобы электроны на границе раздела могли легче переноситься в электронозахватывающий слой солнечного элемента.

Модификация поверхности с помощью CF3-TEA позволяет тандемным солнечным элементам перовскит/кремний на основе обычных текстурированных пластин, изготовленных из кремния по методу Чохральского, достигать очень высокого КПД — почти 31%, — и сохранять долговременную стабильность, подчеркнули авторы исследования.