Новая китайская технология производства солнечных батарей обеспечивает КПД в 33% за счет устранения проблем с утечками в тандемных панелях.
Группа ученых из Китая разработала целенаправленную технологию пассивации, которая значительно улучшает характеристики тандемных солнечных элементов на основе перовскита и кремния. Новая разработка может помочь преодолеть ключевое препятствие на пути к коммерческой жизнеспособности тандемных солнечных панелей на основе перовскита и кремния.
Это фотоэлектрические технологии нового поколения, в которых перовскитный солнечный элемент располагается поверх обычного кремниевого солнечного элемента, что позволяет улавливать больший спектр солнечного излучения и достигать более высокой эффективности, чем при использовании одного только кремния.
Новая формула солнечных батарей от Китая
В рамках новой методики исследователи сосредоточились на уменьшении электрической утечки, возникающей из-за неравномерного нанесения перовскитного слоя на промышленные кремниевые подложки.
В тандемных перовскитно-кремниевых ячейках верхний слой из перовскита, эффективно улавливающий фотоны высокой энергии, располагается над нижним слоем из кремния, оптимизированным для света более низкой энергии.
Теоретически, такая конфигурация может превзойти пределы эффективности однопереходных кремниевых элементов. В конечном итоге это может привести к разработке более легких и мощных солнечных элементов, что сделает технологию более доступной и распространенной.
Промышленные кремниевые пластины, используемые в солнечных элементах, обычно имеют пирамидальную текстуру поверхности для уменьшения отражения и улучшения поглощения света. Хотя это эффективно для обычных кремниевых элементов, такая текстура затрудняет равномерное нанесение перовскитного покрытия, создавая дефектные участки, склонные к локализованным токам утечки. Эта проблема снижает общую эффективность и стабильность.
Исследователи из Нинбоского института материаловедения и инженерии (NIMTE) при Китайской академии наук совместно с коллегами из Сучжоуского университета и Тайчжоуского университета в провинции Цзянсу разработали стратегию селективной пассивации пиков для решения этой проблемы.
Они использовали наносферы из полистирола в качестве шаблона для нанесения тонкого изолирующего слоя оксида алюминия непосредственно на вершины кремниевых пирамид. Такой подход блокирует пути утечки, не затрагивая основную часть поверхности, необходимую для эффективного переноса заряда.
Простая стратегия
Для проверки своей методики команда использовала устройство с активной площадью около одного квадратного сантиметра. Это позволило достичь эффективности преобразования энергии приблизительно в 33 процента. В ходе испытаний элемент сохранил примерно 90 процентов своей первоначальной эффективности после 1000 часов непрерывной работы, что свидетельствует о высокой эксплуатационной стабильности.
«Эта стратегия проста и совместима с существующими промышленными производственными линиями, что приближает тандемные солнечные элементы на основе перовскита и кремния на шаг к коммерческому применению», — заявил Е Цзичунь, один из ведущих авторов исследования, согласно сообщению государственного СМИ.
Мировая солнечная индустрия ищет методы, позволяющие добиться более высокой эффективности, выходящей за рамки примерно 22-24 процентов, характерных для серийно выпускаемых кремниевых модулей.
Тандемные архитектуры представляют собой один из наиболее перспективных путей. Однако масштабирование таких систем оказалось сложной задачей из-за проблем с интерфейсом и осаждением на текстурированных подложках.
Благодаря сосредоточению пассивации только там, где дефекты наиболее проблематичны, новый метод позволяет избежать компромиссов в производительности, часто наблюдаемых при более широкой обработке поверхности. Его совместимость с существующими производственными процессами может ускорить внедрение, потенциально снизив затраты на высокоэффективные солнечные установки в промышленных масштабах, на крышах и в специализированных областях применения.
Хотя результаты лабораторных исследований обнадеживают, потребуется дальнейшая работа для подтверждения эффективности в более крупных масштабах и в различных условиях окружающей среды.
Sourse: interestingengineering.com
