Ученые Китайской академии наук показали тандемный солнечный элемент с КПД 29,71%. И еще один важный момент: после 2000 часов работы он сохраняет более 91% эффективности. Для перовскитных батарей это редкий случай, потому что обычно в таких работах либо выжимают цифры по КПД, либо упираются в срок службы, а тут удалось совместить оба параметра.
Конструкция у них двухслойная: сверху перовскит, снизу фотоэлемент на базе CIGS, то есть селенида меди, индия и галлия. Работает это так: верхний слой забирает более «жесткую» часть солнечного излучения, а нижний добирает то, что проходит дальше. На фоне обычных кремниевых панелей, которые в коммерческих версиях чаще всего держатся в районе 22-24%, разница хорошо заметна.
Ставку исследователи сделали на добавку 2PyS, или бис(2-пиридилметил)сульфида. Она связывается с ионами свинца, уменьшает число дефектов в кристаллической решетке и замедляет миграцию заряженных частиц, из-за которой перовскитные слои обычно довольно быстро теряют свойства.
Есть и еще один эффект. Пленка формируется ровнее, кристаллы растут более упорядоченно, а значит, снижаются потери на границах зерен и становится меньше точек, где материал может начать деградировать под солнцем. Именно это дало верхнему слою 22,21% эффективности и подняло тандемную связку почти до 30%.
Для рынка это заметный сигнал. Тандемные элементы уже несколько лет остаются одним из самых горячих направлений в солнечной энергетике, и за лидерство здесь борются не только китайские лаборатории: британская Oxford PV тоже двигает перовскитно-кремниевые модули и сообщала о рекордной эффективности выше 28%. Правда, между удачным лабораторным образцом и серийной панелью обычно проходит немало времени — нужно и довести технологию, и пройти сертификацию, и проверить ресурс на реальных установках.
Пока это лабораторная разработка, но по цифрам она уже вписывается в гонку за практичные тандемные солнечные панели. Если команде удастся повторить результат на больших площадях и в промышленном производстве, такой тип элементов может заметно обойти сегодняшние кремниевые модули по отдаче с каждого квадратного метра.