Дослідники Центру імені Гельмгольца в Берліні (HZB) презентували інноваційну технологію для виробництва високоефективних тандемних сонячних елементів. Розроблена методика базується на додаванні затравкового шару хлориду цезію, що дозволило досягти ефективності 30,3% — видатного показника для перовскітних систем.
Вирішення проблеми поверхневої структури
Основна складність у виробництві тандемних сонячних елементів полягала в неможливості рівномірного нанесення органічних шарів на текстуровану кремнієву поверхню. За допомогою інфрачервоної та рентгенівської спектроскопії на синхротронному комплексі BESSY II вчені виявили, що молекули накопичувалися у западинах, залишаючи вершини майже оголеними. Це спричиняло утворення дефектів та небажаних сполук при нанесенні верхнього шару перовскіту.
Затравковий шар хлориду цезію змінює мікроскопічний рельєф, вирівнюючи нерівності та забезпечуючи однорідний ріст кристалів перовскіту по всій поверхні. Як зазначив провідний автор дослідження, доктор Віктор Шкор’янц, цей підхід запобігає дефектам, спричиненим нерівномірним покриттям шарів для транспортування дірок.
Безрозчинниковий процес як основа комерціалізації
Ключовою перевагою розробленої методики є використання вакуумного спільного випаровування — безрозчинникового процесу, який уже стандартизований у промисловому виробництві. Це мінімізує одну з головних перешкод для масштабування перовскітних технологій: довготривалу деградацію матеріалу.
На відміну від лабораторних методик центрифугування та мокрих хімічних процесів, вакуумне випаровування легко адаптується до великих текстурованих промислових кремнієвих пластин. Технологія вже застосовується для виробництва OLED-дисплеїв та мікроелектроніки, що значно спрощує впровадження на заводах.
Перспективи для будівництва та енергетики
Тандемні сонячні елементи з перовскіту та кремнію виробляють значно більше енергії на квадратний метр порівняно зі стандартними кремнієвими системами. Крім того, матеріал характеризується легкістю та можливістю налаштування оптичних властивостей для створення напівпрозорих конструкцій.
- Ідеальне рішення для міських дахів із обмеженим простором
- Застосування в енергоємних промислових об’єктах
- Інтеграція в архітектурні елементи через BIPV-системи (фасади, вікна, світлові ліхтарі)
Результати дослідження опубліковані в журналі Joule. Доктор Марсель Росс, керівник групи з дослідження перовскітних елементів у HZB, визначив це як «реальний крок уперед у перенесенні рекордних показників ефективності з лабораторії до надійних технологій, придатних для промислового виробництва».
