Гибридный кремниево-перовскитный солнечный элемент достиг рекордного КПД 34%

Специалисты из Университета Сучжоу совместно с инженерами корпорации LONGi создали инновационный перовскит-кремниевый тандемный фотоэлемент, чей коэффициент полезного действия достиг 34%.

Подобные тандемные батареи совмещают верхний перовскитный слой с классической кремниевой базой, что обеспечивает углубленный охват солнечного спектра и повышенную выработку энергии. Тем не менее, камень преткновения на пути к максимальной производительности — несовершенство контактной зоны между слоями. На рельефной кремниевой подложке крайне сложно вырастить однородное перовскитное покрытие, из-за чего неизбежно происходит рекомбинация и потеря носителей заряда.

Раньше для минимизации этих потерь ученые внедряли сплошную изолирующую прослойку. Она действительно сокращала утечки, но одновременно создавала барьер для свободного движения тока. Новое решение исследователей из КНР заключается в отказе от монолитного барьера в пользу локальных наночастиц диоксида циркония (ZrO₂).

Интегрируясь между проводящим оксидом и мономолекулярным слоем, наночастицы модифицируют поверхностную энергетику подложки. Это позволяет жидкой перовскитной смеси ложиться безупречно ровным слоем без дефектов и пустот, стимулируя рост более крупных кристаллов и повышая общую стабильность структуры.

Подобная модификация позволила практически удвоить время жизни носителей заряда — показатель подскочил с 1,46 до 2,81 микросекунды, а пиковый образец продемонстрировал рекордный КПД на отметке 34%.

Отдельное внимание авторы разработки уделили ее износостойкости. Запечатанные солнечные модули подвергались непрерывному облучению имитатором солнечного света в лабораторных условиях на протяжении 2000 часов. По итогам столь длительного теста панели удержали 84% своей исходной эффективности.