Учёные–материаловеды из Технической школы Самуэли в Университете Калифорнии создали высокоэффективный тонкоплёночный фотоэлемент, который вырабатывает энергии больше, чем типовая солнечная батарея, благодаря двухслойной конструкции.
Устройство производят путём напыления тонкого слоя перовскита ― недорогого соединения свинца и йода, которое показало высокую эффективность в захвате солнечной энергии ― на обычный солнечный фотоэлемент массового производства. Фотоэлемент, формирующий нижний слоем устройства, состоит из соединения меди, индия, галлия и селена (МИГС).
Подпись к изображению: Фотоэлемент на основе перовскита, меди, индия, галлия и селена, созданный в Университете Калифорнии, преобразует 22,4 процента солнечной энергии, что является рекордом для фотоэлементов этого типа
Новый фотоэлемент преобразует 22,4 процента падающей на него энергии солнца, что является рекордом для тандемных ячеек типа перовскит-МИГС. Такой КПД был подтверждён независимыми испытаниями в Лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США. (Предыдущий рекорд — 10,9 процента — был установлен в исследовательском центре имени Томаса Уотсона компании IBM.) Эффективность нового элемента близка к таковой у элементов на основе поликристаллического кремния, которые в настоящее время преобладают на рынке фотоэлектрики.
«Тандемная конструкция извлекает энергию из двух различны участков солнечного спектра на одной площадке. Таким образом увеличивается выработка энергии по сравнению с единственным слоем МИГС».
Технология напыления на перовскит может быть легко и без больших затрат внедрена в существующее производство солнечных элементов.
Базовый слой МИГС (толщиной примерно 2 микрона) абсорбирует солнечный свет и вырабатывает электроэнергию с КПД 18,7 процента, но добавление слоя перовскита толщиной 1 микрон повышает эффективность ― примерно как добавление турбонаддува увеличивает мощность автомобильного двигателя. Эти два слоя объединяет нанометровая переходная зона, которая помогает повысить напряжение и выдаваемую мощность.
Всё устройство размещено на стеклянной подложке толщиной 2 миллиметра.
«Наша технология увеличила производительность обычных МИГС элементов на 20 процентов, что означает снижение стоимости получаемой энергии на 20 процентов».
Следующей целью исследователей является достижение КПД 30 процентов.