Нанотехнологічний прорив встановлює світовий рекорд ефективності сонячних батарей

 

Тандемні сонячні елементи, виготовлені з перовскіту та кремнію, забезпечують значно вищу ефективність, ніж кремнієві сонячні елементи окремо.

До кінця 2021 року команди HZB (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energiehad) представили перовскітові кремнієві тандемні сонячні елементи з ефективністю, близькою до 30 відсотків. Це значення було світовим рекордом протягом восьми місяців, довгий час для цієї гостро суперечливої ​​галузі досліджень, пише Oilprice.

У журналі Nature Nanotechnology вчені описали, як вони досягли нового рекордного значення понад 31% за допомогою нанооптичного структурування та відбиваючих покриттів.

Тандемні клітини від HZB вже досягли кількох світових рекордів. Нещодавно, у листопаді 2021 року, дослідницькі групи HZB досягли сертифікованої ефективності 29,8 % за допомогою тандемної комірки, виготовленої з перовскіту та кремнію. Це був абсолютний світовий рекорд, який залишався непобитим протягом восьми місяців. Саме влітку 2022 року швейцарській команді на EPFL вдалося перевершити це значення.

Команди HZB тісно співпрацювали для створення рекордної тандемної камери. Після того, як вони представили подробиці в Nature Nanotechnology, журнал також запросив їх написати брифінг для дослідження, щоб підсумувати свою роботу та дати погляд на майбутні розробки.

Професор доктор Крістіане Беккер, яка розробила комірку для світових рекордів разом із командою під керівництвом доктора Бернда Станновського (кремнієва нижня комірка) та професора Стіва Альбрехта (перовскітова верхня комірка), сказала: «Наші компетенції дуже добре доповнюють одна одну. »

Команда Беккера ввела нанооптичну структуру в тандемну комірку: м’яку гофровану нанотекстуру на поверхні кремнію. «Найдивовижніше те, що ця текстура приносить декілька переваг одночасно: вона зменшує втрати від відбиття та забезпечує більш регулярне утворення плівки перовскіту», — пояснив Беккер.

Крім того, діелектричний буферний шар на тильній стороні кремнію зменшує паразитне поглинання в ближньому інфрачервоному діапазоні.

Під час нового рекордного рубежу дослідники стверджують, що індивідуальні нанотекстури можуть допомогти покращити перовскітні напівпровідникові матеріали на різних рівнях. Ці результати цінні не тільки для тандемних сонячних елементів, виготовлених із перовскіту та кремнію, але й для світловипромінювальних діодів на основі перовскіту.

***

У документі Nature Nanotechnology команда стверджує, що ефективність становить 31%. Для тих, хто спостерігає, досягнення позначки 30% є важливою віхою. Привітання на місці! Управління світлом, якого досягла команда, з часом матиме вплив на споживчі продукти. Головне питання: «Яка вартість виробництва панелей у промисловому масштабі?» з тією точністю, яку команда демонструє в лабораторних дослідженнях.

Це гарна робота, оскільки кожен фотон повинен платити за сонячну енергію, щоб залишитися в енергетичному бізнесі, і навіть тоді конкуренція буде жорсткою.

Попереду важкі запитання. Вони стосуватимуться витрат на виробництво, турботи про навколишнє середовище під час будівництва та переробки, тривалості життя та всього іншого.

Але понад 30% — це високий ККД, і це дає ентузіастам привід для впевненості.