Кремний всегда был материалом выбора для технологии солнечных элементов из-за его низкой стоимости, стабильности и эффективности. Печальная новость заключается в том, что кремниевые солнечные элементы быстро приближаются к их теоретическим пределам. Однако их соединение с другими материалами может Помогите сломать верхний предел.
Теперь исследователи из EPFL и Швейцарского центра электроники и микротехнологий (CSEM) разработали новую комбинацию кремниевых и перовскитных солнечных элементов, о чем упоминалось в их исследовании. Лабораторная эффективность ячейки превысила показатель эффективности 25,2% - новый рекорд для этой технологии сочетания солнечных элементов.
В настоящее время эффективность кремниевых солнечных элементов на рынке составляет от 20% до 22%, что неплохо, но это не дает технологиям больше возможностей для развития. В последние годы перовскит является идеальной заменой, Эффективность выросла с 3,8% в 2009 году до более 20% в 2016 году. Однако, поскольку ее цена дороже, чем обычные кремниевые солнечные элементы, и имеет собственный потолок эффективности, степень коммерциализации невелика.
Использование перовскитов и кремния в солнечном элементе может помочь использовать оба материала. Перовскиты лучше преобразуют зеленый и синий свет в электричество, а кремний - для красного и инфракрасного света. Таким образом, они могут захватывать более широкий спектральный диапазон.
Авторы исследований Флоран Сахли и Жереми Вернер заявили, что, объединив эти два материала, солнечный спектр может быть максимизирован, а количество произведенной электроэнергии может быть максимизировано. Расчеты и работа, выполненные в текущем исследовании, показывают, что 30% должны быть достигнуты очень быстро. эффективность.
Новый кремний-перовскитный солнечный элемент команды достиг эффективности 25,2%, что превышает количество солнечных элементов, которые были разработаны в 2015 году солнечными батареями монокристаллического кремния и перовскитными солнечными батареями. Его эффективность составляет всего 13,7%.
Основные препятствия этих тандемных клеток находятся в процессе производства. Обычно перовскиты осаждаются как жидкость на поверхности, но структура кремния затрудняет его. Поверхность кремниевой ячейки состоит из большого количества «пирамидных» структур высотой около пяти микрон. Эта структура может лучше захватывать и поглощать свет.
Сахли сказал, что к настоящему времени стандартным методом изготовления пеанскитовых / кремниевых тандемных ячеек является сглаживание «пирамиды» кремниевой ячейки, но это уменьшит ее оптические свойства и, следовательно, его рабочие характеристики, после чего будет осаждена перовскитная ячейка. В верхней части этого шага также добавляются этапы производственного процесса.
В этом исследовании ученые впервые использовали испарение для создания неорганического базового слоя, покрывающего «пирамиду». Затем жидкий органический раствор добавляли спиновым покрытием, которое проникало в поры базового слоя. Наконец, команда нагревала субстрат до 150 ° C ( 302 ° F), так что перовскит будет кристаллизоваться сверху, чтобы сформировать пленку, покрывающую всю поверхность кремния.
Исследователи говорят, что процесс относительно прост и может быть интегрирован в существующие производственные линии всего за несколько дополнительных этапов. Это поможет в создании новых тандемных клеток без перенаселения.
