Тонший, гнучкіший і витриваліший. Новий китайський тандемний сонячний елемент досяг рекордної ефективності 28,04%

У ході випробувань новий фотоелемент продемонстрував рекордну ефективність перетворення енергії у стаціонарному режимі, яка склала 28,04% (при піковому показнику 28,80%). Крім того, розробка показала високу довговічність, зберігши 90% своєї початкової ефективності після 625 годин безперервного випромінювання за стандартним протоколом тестування ISOS-L-1.

На відміну від стандартних кремнієвих сонячних панелей, які є важкими та дорогими у виробництві, нові тандемні елементи мають багатошарову конструкцію, що нагадує сендвіч. Кожен шар у такій системі оптимізований для поглинання певної довжини хвилі сонячного спектра, завдяки чому пристрій збирає світло набагато ефективніше за традиційні кремнієві аналоги.

Головною проблемою широкозонних перовськітів, які використовуються у подібних елементах, тривалий час залишалася структурна нестабільність. Зокрема, високий вміст брому призводив до нерівномірного хімічного змішування під час виготовлення та до розшарування елементів під впливом світла. Для стабілізації матеріалу китайські хіміки ввели спеціальну світлочутливу добавку TDB. На першому етапі вона уповільнює випадання брому під час кристалізації, забезпечуючи рівномірний розподіл речовин при запіканні. Згодом, уже під сонячними променями, добавка змінює свою молекулярну структуру, міцно зв’язується з межами зерен перовськіту та блокує виникнення дефектів.

Завдяки модифікації одиночний сонячний елемент зміг досягти ефективності 20,01% із високою напругою холостого ходу 1,42 вольта. При подальшому об'єднанні з органічним нижнім шаром у єдину монолітну систему загальний сертифікований ККД стабілізувався на позначці 28,04%.

Такі тонкоплівкові елементи можна друкувати низькотемпературними чорнилами на гнучкому пластику. Ця особливість відкриває широкі можливості для щоденного використання: активними джерелами чистої енергії можна буде зробити скляні фасади хмарочосів, розумний одяг чи портативне туристичне спорядження. А завдяки мінімальній вазі та високому співвідношенню потужності до маси, розробка є надзвичайно перспективною для використання на космічних супутниках та під час дальніх дослідницьких місій.

Паралельно над подібними технологіями працюють і в Європі: німецькі вчені з Берлінського центру імені Гельмгольца та Берлінського університету імені Гумбольдта нещодавно досягли показника ефективності сонячного перетворення на рівні 25,5% за допомогою власної тандемної батареї, опублікувавши результати в журналі Nature.