Ученые из Китайской академии наук (CAS) представили прототип тандемного солнечного элемента нового поколения, который продемонстрировал впечатляющий коэффициент полезного действия (КПД) — 29,71%. Помимо высокой производительности, исследователям удалось найти способ решения одной из ключевых проблем перовскитных панелей, существенно увеличив их ресурс и стабильность работы.
Конструкция инновационного фотоэлемента основана на сочетании двух различных материалов. Верхний слой состоит из перовскита, который эффективно улавливает высокоэнергетическую часть солнечного спектра. Нижний слой выполнен на основе CIGS (селенида меди, индия и галлия) — этот материал преобразует в электричество фотоны с меньшей энергией, которые прошли сквозь верхний слой. Подобная тандемная архитектура позволяет значительно повысить КПД по сравнению с традиционными кремниевыми панелями.
Одной из главных преград на пути к массовому использованию перовскитов долгое время оставалась их низкая устойчивость к внешним факторам. В процессе эксплуатации в кристаллической структуре возникают микродефекты, что ведет к быстрой деградации материала и снижению энергоэффективности.
Инновационный подход к долговечности
Чтобы повысить надежность элементов, китайские ученые применили метод химической модификации. На этапе кристаллизации перовскита в состав добавили органическое серосодержащее соединение — бис(2-пиридилметил)сульфид (2PyS). Это вещество выполняет роль стабилизатора:
- вступает в связь с ионами свинца, минимизируя количество структурных дефектов;
- блокирует нежелательную миграцию заряженных частиц;
- защищает слой от преждевременной деградации под воздействием солнечного излучения.
Данная добавка также способствует формированию более качественной и однородной кристаллической пленки, что напрямую снижает потери энергии при ее преобразовании.
В ходе лабораторных испытаний тандемная конструкция показала отличные результаты. Эффективность только верхнего перовскитного слоя составила 22,21%, а в связке с CIGS общая производительность достигла 29,71%. Важнейшим показателем стала проверка на «выживаемость»: даже после 2000 часов непрерывной эксплуатации под нагрузкой солнечный элемент сохранил более 91% своей начальной эффективности.
На текущий момент данная технология остается на стадии лабораторных исследований. Тем не менее, полученные данные доказывают, что создание высокоэффективных и долговечных солнечных панелей вполне реализуемо, что открывает путь к их будущему промышленному применению.
