#Енергія
Тандемні сонячні елементи досягають ефективності 33,1% завдяки текстурованій кремнієвій пасивації
Дослідники доводять, що пасивація працює на текстурованому кремнії, наближаючи перовскітні тандемні сонячні елементи до промислового виробництва.
Тандемні сонячні елементи досягають ефективності 33,1% завдяки текстурованій кремнієвій пасивації
Зображення перовскітного кремнієвого тандемного сонячного елемента, зроблене дослідниками.
Університет науки і технологій короля Абдалли (KAUST)
Сонячна енергетика розвивається швидше, ніж будь-яке інше джерело енергії. Однак кремній, робоча конячка галузі, близький до своєї фізичної межі ефективності. Найсучасніші кремнієві панелі можуть перетворювати трохи менше 30 відсотків сонячного світла на електроенергію.
Щоб подолати цю стелю, вчені досліджують перовскітні кремнієві тандемні елементи. Вони поєднують верхній шар перовскіту з нижнім шаром кремнію, захоплюючи ширший діапазон сонячного світла та обіцяючи вищу продуктивність.
Міжнародна команда дослідників удосконалила цю технологію, зробивши прорив, який може наблизити її до масштабного виробництва.
Вони показали, що пасивація поверхні перовскітних верхніх комірок можлива на текстурованому кремнії, типі, який вже використовується в масовому виробництві. Їхні результати знаменують собою крок до високоефективних сонячних панелей, які можна виготовляти в промислових масштабах.
Тандемні сонячні елементи використовують перовскіт для посилення поглинання світла. Кремній залишається життєво важливим, оскільки методи його виробництва є зрілими та широко застосовуються.
Використання текстурованих кремнієвих нижніх комірок дозволило б вписати тандемні комірки в існуючі виробничі лінії.
Текстурування пірамідальними формами збільшує площу поверхні кремнію, захоплюючи більше сонячного світла. Водночас ця нерівна поверхня ускладнює плавне нанесення шару перовскіту.
Досі ефективна пасивація, яка зменшує дефекти, що призводять до втрат енергії, була досягнута лише на плоских сонячних елементах.
«Досі ефективна пасивація не була повністю використана на текстурованих перовскітних кремнієвих тандемних сонячних елементах, причому попередній успіх значною мірою обмежувався архітектурами з плоским фронтом. Але тепер нам вдалося досягти чудової пасивації, нанісши 1,3-діамінопропан дигідройодид на нерівну поверхню перовскіту», – сказав доктор Уссама Ер-Раджі, провідний автор і науковець Fraunhofer ISE.
Такий підхід забезпечив ефективність перетворення 33,1 відсотка при напрузі холостого ходу 2,01 вольта.
Пасивація в перовскіті працює по-різному
Дослідники також виявили різницю в тому, як пасивація поводиться в різних матеріалах. У кремнії обробка діє лише на поверхні.
У перовскіті це впливає на весь шар поглинача. Цей ефект глибокого поля підвищив провідність і покращив коефіцієнт заповнення, покращуючи загальні характеристики.
«Це усвідомлення забезпечує міцну основу для всіх майбутніх досліджень у цій галузі», — сказав професор Стефан Де Вольф з Університету науки і технологій короля Абдалли (KAUST). «Це покращує наше розуміння процесів, що відбуваються у верхній комірці під час перетворення світла на електрику, дозволяючи вченим використовувати ці знання для розробки кращих тандемних сонячних елементів ».
Підготовка до широкомасштабного використання
Цей прорив підкреслює, чому пасивація залишається центральною складовою прогресу сонячної енергетики.
«Пасивація поверхні сонячних елементів — це не просто приємна функція; це важливий стимулятор їхньої ефективності та стабільності», — сказав професор Стефан Глунц з Університету Фрайбурга та Fraunhofer ISE.
Дослідження базується на проєкті маяка Фраунгофера MaNiTU та проєктах PrEsto та Perle, що фінансуються Федеральним міністерством економіки та енергетики.
Подолавши бар'єр, який обмежував масштабованість, команда наблизила перовскітні кремнієві тандемні сонячні елементи до комерційної реальності.
Дослідження опубліковане в журналі Science .
#Енергія
Тандемні сонячні елементи досягають ефективності 33,1% завдяки текстурованій кремнієвій пасивації
Дослідники доводять, що пасивація працює на текстурованому кремнії, наближаючи перовскітні тандемні сонячні елементи до промислового виробництва.
Тандемні сонячні елементи досягають ефективності 33,1% завдяки текстурованій кремнієвій пасивації
Зображення перовскітного кремнієвого тандемного сонячного елемента, зроблене дослідниками.
Університет науки і технологій короля Абдалли (KAUST)
Сонячна енергетика розвивається швидше, ніж будь-яке інше джерело енергії. Однак кремній, робоча конячка галузі, близький до своєї фізичної межі ефективності. Найсучасніші кремнієві панелі можуть перетворювати трохи менше 30 відсотків сонячного світла на електроенергію.
Щоб подолати цю стелю, вчені досліджують перовскітні кремнієві тандемні елементи. Вони поєднують верхній шар перовскіту з нижнім шаром кремнію, захоплюючи ширший діапазон сонячного світла та обіцяючи вищу продуктивність.
Міжнародна команда дослідників удосконалила цю технологію, зробивши прорив, який може наблизити її до масштабного виробництва.
Вони показали, що пасивація поверхні перовскітних верхніх комірок можлива на текстурованому кремнії, типі, який вже використовується в масовому виробництві. Їхні результати знаменують собою крок до високоефективних сонячних панелей, які можна виготовляти в промислових масштабах.
Тандемні сонячні елементи використовують перовскіт для посилення поглинання світла. Кремній залишається життєво важливим, оскільки методи його виробництва є зрілими та широко застосовуються.
Використання текстурованих кремнієвих нижніх комірок дозволило б вписати тандемні комірки в існуючі виробничі лінії.
Текстурування пірамідальними формами збільшує площу поверхні кремнію, захоплюючи більше сонячного світла. Водночас ця нерівна поверхня ускладнює плавне нанесення шару перовскіту.
Досі ефективна пасивація, яка зменшує дефекти, що призводять до втрат енергії, була досягнута лише на плоских сонячних елементах.
«Досі ефективна пасивація не була повністю використана на текстурованих перовскітних кремнієвих тандемних сонячних елементах, причому попередній успіх значною мірою обмежувався архітектурами з плоским фронтом. Але тепер нам вдалося досягти чудової пасивації, нанісши 1,3-діамінопропан дигідройодид на нерівну поверхню перовскіту», – сказав доктор Уссама Ер-Раджі, провідний автор і науковець Fraunhofer ISE.
Такий підхід забезпечив ефективність перетворення 33,1 відсотка при напрузі холостого ходу 2,01 вольта.
Пасивація в перовскіті працює по-різному
Дослідники також виявили різницю в тому, як пасивація поводиться в різних матеріалах. У кремнії обробка діє лише на поверхні.
У перовскіті це впливає на весь шар поглинача. Цей ефект глибокого поля підвищив провідність і покращив коефіцієнт заповнення, покращуючи загальні характеристики.
«Це усвідомлення забезпечує міцну основу для всіх майбутніх досліджень у цій галузі», — сказав професор Стефан Де Вольф з Університету науки і технологій короля Абдалли (KAUST). «Це покращує наше розуміння процесів, що відбуваються у верхній комірці під час перетворення світла на електрику, дозволяючи вченим використовувати ці знання для розробки кращих тандемних сонячних елементів ».
Підготовка до широкомасштабного використання
Цей прорив підкреслює, чому пасивація залишається центральною складовою прогресу сонячної енергетики.
«Пасивація поверхні сонячних елементів — це не просто приємна функція; це важливий стимулятор їхньої ефективності та стабільності», — сказав професор Стефан Глунц з Університету Фрайбурга та Fraunhofer ISE.
Дослідження базується на проєкті маяка Фраунгофера MaNiTU та проєктах PrEsto та Perle, що фінансуються Федеральним міністерством економіки та енергетики.
Подолавши бар'єр, який обмежував масштабованість, команда наблизила перовскітні кремнієві тандемні сонячні елементи до комерційної реальності.
Дослідження опубліковане в журналі Science .
Українська
English
