Китайские исследователи достигли значительного прогресса в области фотовольтаики, представив перовскитно-кремниевый солнечный элемент с выдающимся КПД, превышающим 33%. В разработке приняли участие эксперты из Нинбоского института материаловедения и технологий (NIMTE) при АН Китая, специалисты из Сучжоуского и Тайчжоуского университетов, а также инженеры промышленного партнера S.C Exact Equipment Co.
Концепция основана на интеграции классического кремния с перовскитным слоем. Подобные тандемные структуры считаются перспективным вектором развития энергетики, так как они позволяют радикально повысить генерацию электричества с той же площади по сравнению с традиционными кремниевыми решениями.
Ключевым технологическим вызовом долгое время оставалась специфика кремниевой подложки. Для оптимизации светопоглощения кремний текстурируют, создавая на поверхности микроскопические «пирамиды». Однако на пиках этих структур слой перовскита распределялся неоднородно, что приводило к паразитным утечкам тока и деградации устройства.
Ученые нашли изящное решение, внедрив метод селективной пассивации. Используя полистирольные наносферы в качестве шаблона, они нанесли слой оксида алюминия точечно — исключительно на вершины кремниевых пирамид. Это позволило купировать утечки заряда и существенно оптимизировать рабочий процесс элемента.
Помимо рекордного показателя КПД (для сравнения, рыночные аналоги демонстрируют 20–24% эффективности), новинка обладает достойными показателями износостойкости: после 1000 часов непрерывного тестирования устройство сохранило до 90% исходных характеристик.
Важным преимуществом является совместимость метода с существующими промышленными мощностями. Производителям не потребуется капитальная модернизация оборудования, чтобы адаптировать линии под выпуск инновационных панелей.
Данная разработка — это важная веха на пути к широкому внедрению высокоэффективных фотоэлектрических систем, способных вырабатывать больше энергии без увеличения физических размеров солнечных модулей.
Источник: iXBT
