QAZAQ GREEN.  Ученые Института технологии и инженерии материалов в Нинбо (NIMTE) Китайской академии наук разработали новый метод соединения слоев в тандеме солнечных элементов и добились рекордной эффективности — 24,6%. Как сообщили в пресс-релизе, это открытие открывает путь к созданию недорогих и высокоэффективных гибких солнечных батарей, пригодных для массового производства, сообщает Interesting Engineering.

В условиях роста мирового спроса на энергию человечество все активнее обращается к солнечной энергетике. Однако традиционные солнечные электростанции требуют значительных площадей, что со временем начинает конкурировать с другими нуждами — сельским хозяйством, промышленностью и расширением населенных пунктов. Главная причина таких масштабов — сравнительно низкая эффективность солнечных панелей: у большинства коммерчески доступных элементов она не превышает 22%. Это значит, что до 80% солнечного света остаются неиспользованными.

Ученые ищут решение в технологии тандемных солнечных элементов, где используются несколько полупроводников с разной чувствительностью к свету. Например, верхний слой улавливает свет с более высокой энергией, нижний — с более низкой, что в сумме повышает общий КПД.

Одним из перспективных материалов для таких конструкций является медь-индий-галлий-селенид (CIGS), обладающий настраиваемой шириной запрещенной зоны. Кроме того, ведутся активные разработки гибких солнечных элементов, которые можно размещать на изогнутых и неровных поверхностях.

Однако объединение CIGS с верхним слоем из перовскита долгое время оставалось проблемой: из-за шероховатости поверхности материалы плохо соединялись. Команда профессора Е Чичуня (YE Jichun) нашла решение с помощью двух типов растворителей. Высокополярный растворитель предотвратил агрегацию мономолекулярного слоя, а низкополярный обеспечил его плотное распределение на поверхности. Для улучшения адгезии перовскита был также нанесен специальный предварительный слой.

Результатом стала гибкая монолитная тандемная солнечная батарея размером 1,09 кв. см, показавшая стабильную эффективность 24,6% — один из лучших результатов для гибких солнечных элементов. В ходе испытаний батарея сохраняла 90% начальной эффективности после 300 часов работы и 3 000 циклов изгиба с радиусом 1 см.

Исследование показывает, что гибкие тандемные солнечные элементы с высоким КПД могут стать коммерчески жизнеспособными в обозримом будущем.

Результаты опубликованы в журнале Nature Energy.