Китайские ученые разработали солнечный элемент с КПД почти 30% и высокой стабильностью

Китай создал более надежные перовскитные солнечные панели

Исследователи из Китайской академии наук (CAS) разработали тандемный солнечный элемент нового поколения, который достиг коэффициента преобразования солнечной энергии в 29,71%. При этом ученым удалось решить одну из ключевых задач перовскитных солнечных батарей — значительно улучшить их долговечность.

Новое решение объединяет два типа фотогальванических элементов. Верхний слой состоит из перовскита, который эффективно поглощает высокоэнергетическую часть солнечного спектра, тогда как нижний слой основан на CIGS (селенида меди, индия и галлия), преобразующего в электричество свет с меньшей энергией, прошедший через верхний слой. Такое сочетание позволяет значительно более эффективно использовать солнечную энергию по сравнению с традиционными солнечными панелями.

Основным барьером на пути к массовому внедрению перовскитных батарей до сих пор является их сравнительно низкая стабильность. Со временем в материале формируются микродефекты, которые снижают эффективность преобразования энергии и уменьшают срок службы элементов.

Китайские ученые предложили оригинальное решение данной проблемы. На этапе кристаллообразования перовскита они добавили органическое соединение на основе серы — бис(2-пиридилметил)сульфид (2PyS). Эта добавка связывается с ионами свинца, снижает количество структурных дефектов, препятствует миграции заряженных частиц и защищает материал от деградации под воздействием солнечного света.

Более того, вещество способствует более равномерному росту кристаллов, благодаря чему формируется однородная перовскитная пленка с меньшими потерями энергии.

Испытания подтвердили эффективность нового метода. Верхний перовскитный фотоэлемент продемонстрировал КПД 22,21%, а общая тандемная конструкция достигла 29,71%. Не менее значимыми оказались и результаты проверки на долговечность: после 2000 часов непрерывной работы солнечный элемент сохранил более 91% своей первоначальной эффективности.

Ученые полагают, что предложенная технология имеет большие перспективы. На данный момент разработка существует только в лабораторных условиях, однако она показывает, что высокоэффективные и одновременно долговечные солнечные элементы все ближе к промышленному применению.