Почти 30 % эффективности: китайцы создали двухслойную солнечную панель с рекордным КПД

Группа китайских исследователей разработала новый тандемный солнечный элемент, эффективность преобразования солнечной энергии которого достигла 29,71%. Еще недавно рекордным показателем принималось значение 29,2 %. Ключевой особенностью новой разработки стало использование органического соединения на основе серы — бис(2-пиридилметил)сульфида (2PyS), которое повышает стабильность перовскитового слоя и способствует снижению износа материала при длительной эксплуатации.

Над проектом работали ученые Китайской академии наук (CAS). Они создали тандемный солнечный элемент, в котором сочетаются два разных типа фотоэлементов. Верхний слой выполнен из перовскита и поглощает свет с высокой энергией, тогда как нижний слой CIGS (медь, индий, галлий и селен) улавливает более длинные волны света, проходящие через верхний слой. Такой подход позволяет использовать более широкий спектр солнечного излучения и вырабатывать больше электроэнергии, чем традиционные однослойные солнечные панели.

Одной из главных проблем широкозонных перовскитов остается постепенная потеря стабильности. В процессе производства внутри материала могут образовываться микроскопические дефекты, способствующие перемещению заряженных частиц. Со временем это ухудшает характеристики элемента, особенно под воздействием солнечного света и высокой температуры.

Чтобы устранить эту проблему, исследователи добавили в процессе производства органическое соединение bis(2-pyridylmethyl) sulfide (2PyS). В отличие от традиционных методов, направленных на исправление дефектов уже после изготовления элемента, новое вещество контролирует процесс формирования кристаллов перовскита с самого начала.

По словам авторов работы, 2PyS активно взаимодействует с ионами свинца в структуре перовскита. Это позволяет уменьшить количество дефектов, ограничить перемещение галогенидных ионов и предотвратить разделение материала на различные фазы под действием солнечного излучения. Кроме того, соединение несколько замедляет кристаллизацию, благодаря чему формируется более равномерная и качественная пленка с меньшими потерями энергии.

Перовскитный верхний элемент в отдельности продемонстрировал эффективность 22,21%. Нижний CIGS-элемент при автономной работе обеспечил КПД 19,65%, однако в составе тандемной конструкции его эффективность снизилась до 7,5%, поскольку часть света уже поглощалась верхним слоем.

При работе обоих фотоэлементов в четырехконтактной тандемной конфигурации суммарный КПД достиг 29,71%, что делает эту разработку одной из самых эффективных среди перовскит-CIGS-тандемных солнечных элементов.

Учёные также проверили долговечность технологии. После 2000 часов непрерывной работы солнечный элемент сохранил более 91% исходной эффективности, что свидетельствует о высокой стабильности конструкции.

https://itc.ua/news/forma-y-dvyzhenye-obemnye-solnechnye-bashny-upravlyaemye-yy-na-50-effektyvnee-obychnyh/

Источник: interestingengineering