Надпотужна сонячна батарея побила фізичний рекорд, показавши ефективність 30,9%

Вчені створили "тандемні" фотоелектричні елементи, що складаються з двох різних шарів, які значно покращують характеристики перетворення сонячної енергії.

Вчені зі Швейцарського федерального технологічного інституту в Лозанні (EPFL) домоглися значного прориву, створивши двошаровий фотоелектричний елемент з ефективністю перетворення 30,9%. Подробиці розповіло видання.

Традиційні фотоелементи перетворюють лише частину одержуваної світлової енергії в електрику. Максимальний теоретичний ККД цих панелей становить 31%, а найбільш ефективними комерційно доступними є монокристалічні панелі з ККД 24%. Це обмеження пов'язане з нездатністю пристроїв перетворювати фотони високої енергії, що обмежує їхню загальну ефективність. Щоб усунути це обмеження, вчені з EPFL створили "тандемні" фотоелектричні елементи, що складаються з двох різних шарів, які значно покращують характеристики перетворення енергії.

Верхній шар було виготовлено з перовскіту — матеріалу, який забезпечує ефективне поглинання фотонів високої енергії зі світлового спектра. З іншого боку, нижній шар виготовлений із кремнію і виконує функцію перетворення червоного та інфрачервоного світла. Перовскіт у верхньому шарі оброблений 2,3,4,5,6-пентафторбензилфосфоновою кислотою (pFBPA), що підвищує ефективність осередку і вирішує проблеми, пов'язані зі свинцем. Ця обробка в поєднанні з підкладкою, вкритою наночастинками SiO2, знижує утворення пір і оптимізує перетворювальну здатність комірки. Крім того, верхній шар містить підкладку, що складається з оксиду індію та олова, наночастинок діоксиду кремнію, перовскіту, бакмінстерфуллерена, фосфонової кислоти, срібла та оксиду цинку й індію.

Кожен з цих матеріалів був ретельно відібраний і скомбінований для максимізації ефективності поглинання і перетворення сонячної енергії. В кінцевому підсумку ця сонячна панель побила рекорд, зареєструвавши ефективність 30,9%, обіцяючи зниження витрат і демонструючи ефективнішу і доступнішу відновлювану енергію.