Исследователи из Университета штата Аризона установили новый рекорд эффективности Преобразования солнечной энергии — 25,4%. Работая с тандемным фотоэлектрическим оборудованием, скрещивая различные материалы в солнечную батарею, команда ASU продолжала повышать эффективность использования солнечной энергии и снижать затраты.
В 2017 году профессора Захари Холман и Чжэншань «Джейсон» Ю и их команда наложили полупрозрачный перовскит на кремний и установили мировой рекорд эффективности солнечных элементов в 23,6 процента. Недавно команда добавила два химиката в слой перовскита и побила собственный рекорд с эффективностью 25,4 процента.
«Стоимость солнечного электричества во многом определяется эффективностью установленных панелей», — сказал Захари Холман. «Увеличение эффективности элементов, которое мы продемонстрировали, потенциально может снизить стоимость солнечной энергии, что, в свою очередь, будет означать, что будет установлено больше солнечных панелей а цена их будет ниже.
В недавно опубликованной в статье, в пресс — журнале Cell, описывалось , как исследователи достигли новой записи путем добавления химических веществ в растворе перовскита предшественника.
Highlights
- •
Synergistic effects of additives create large grains and low defect density
- •
1.80 V tandem device enabled by a 1.64-eV perovskite with V oc deficit of 0.49 V
- •
25.4%-efficient monolithic perovskite/Si tandem device
Summary
Organic-inorganic halide perovskites are promising semiconductors to mate with silicon in tandem photovoltaic cells due to their solution processability and tunable complementary bandgaps. Herein, we show that a combination of two additives, MACl and MAH 2PO 2, in the perovskite precursor can significantly improve the grain morphology of wide-bandgap (1.64–1.70 eV) perovskite films, resulting in solar cells with increased photocurrent while reducing the open-circuit voltage deficit to 0.49–0.51 V. The addition of MACl enlarges the grain size, while MAH 2PO 2 reduces non-radiative recombination through passivation of the perovskite grain boundaries, with good synergy of functions from MACl and MAH 2PO 2. Matching the photocurrent between the two sub-cells in a perovskite/silicon monolithic tandem solar cell by using a bandgap of 1.64 eV for the top cell results in a high tandem V oc of 1.80 V and improved power conversion efficiency of 25.4%.
При вращении раствора предшественника поверх кремниевого элемента, добавки увеличивают размер зерна перовскита, улучшая его фотоэлектрические характеристики и приводя к более высокому напряжению разомкнутой цепи тандемного солнечного элемента с перовскитом / кремнием. Другими словами, это увеличивает максимальное напряжение, которое выдает солнечный элемент.
«Это большой прогресс в передовых исследованиях ASU по тандемным солнечным элементам на основе кремния», — сказал Юй. «Как только прирост эффективности будет достаточно большим, чтобы оправдать дополнительные затраты на дополнительный слой перовскита, мы предполагаем, что он будет впервые реализоваться на рынке жилья и на производстве, где затраты на строительство системы выше».
Команда предполагает, что эти тандемные солнечные элементы будут на крышах примерно через 10 лет.
В поддержку этого и связанных с ним исследований Холман и Ю. недавно получили 2,5 млн. Долл. США от Управления по технологиям солнечной энергии Министерства энергетики на разработку инструментов для определения характеристик, которые позволят команде точно определить потери в перовскитных солнечных элементах и использовать новую технику нанесения для минимизации схемы, и увеличению коэффициента заполнения для повышения эффективности солнечного элемента.
Перевод Н Дмитрий