Исследователи из Нидерландской организации прикладных научных исследований (TNO), Технологического университета Делфта, Технологического университета Эйндховена и бельгийского исследовательского института Imec объединились, чтобы повысить эффективность преобразования тандемных солнечных элементов.
Они совершили прорыв - впервые четырехполюсные тандемные устройства из перовскита/кремния с сертифицированными верхними ячейками преодолели барьер в 30%. Такая высокая эффективность обеспечивает большую мощность на квадратный метр и меньшую стоимость за кВтч. Результат был достигнут путем объединения новых перовскитных солнечных элементов с традиционными технологиями кремниевых элементов.
Исследователи смогли повысить общую эффективность ячейки за счет повышения эффективности перовскитной ячейки - перовскитового устройства с высокой прозрачностью в ближнем инфракрасном диапазоне, созданного TNO совместно с TU Eindhoven и Imec.
Исследователям удалось повысить эффективность полупрозрачных перовскитовых ячеек до 19,7% при площади 3×3 квадратных миллиметра. «Этот тип солнечных элементов имеет очень прозрачный задний контакт, который позволяет более 93% ближнего инфракрасного света достигать нижнего устройства. Эта производительность была достигнута за счет оптимизации всех слоев полупрозрачных перовскитовых солнечных элементов с использованием передового оптического и электрического моделирования в качестве руководства для экспериментальной работы в лаборатории», - говорит доктор Мехрдад Наджафи из TNO.
Команда поместила перовскитовое устройство поверх ячейки с кремниевым гетеропереходом (SHJ), разработанной TU Delft. «Кремниевое устройство представляет собой солнечный элемент с гетеропереходом шириной 20×20 мм2 с оптимизированной пассивацией поверхности, прозрачными проводящими оксидами и передними контактами с медным покрытием для современного извлечения носителей», - говорит Ифэн Чжао, доктор философии. Д. студент Делфтского технического университета.
Кремниевое устройство, оптически уложенное под перовскит, обеспечивает 10,4% эффективности общего преобразования солнечной энергии. Вместе с перовскитным солнечным элементом устройство продемонстрировало комбинированный КПД преобразования энергии 30,1%, что на сегодняшний день является лучшим в мире КПД. В четырехполюсных (4Т) тандемных устройствах верхняя и нижняя ячейки работают независимо друг от друга, что позволяет применять в устройствах такого типа разные нижние ячейки.
Кроме того, сочетание этого высокопрозрачного перовскитового элемента с другими технологиями на основе кремния, такими как обратный контакт и солнечные элементы TOPCon, также обеспечило эффективность преобразования, приближающуюся к 30%. Это демонстрирует потенциал высокопрозрачных перовскитных солнечных элементов и их гибкость в сочетании с уже коммерциализированными технологиями.
