Немецкие тонкопленочные тандемные элементы впервые достигли 25,5% КПД
Исследователи из Центра Гельмгольца в Берлине и Берлинского университета имени Гумбольдта обновили мировой рекорд для тонкопленочных тандемных солнечных элементов. Сертифицированный КПД достиг 25,5% — у той же команды раньше было 24,6%. И тут важна не только сама цифра. Площадь образца превысила 1 см², а это уже тот размер, после которого результат смотрят не как на красивый лабораторный трюк, а как на что-то, что можно тащить дальше в практику.
Сам элемент собран по тандемной схеме, то есть из двух материалов, работающих вместе. Нижний слой — CIGS, соединение меди, индия, галлия и селена, верхний — перовскит. Они делят между собой солнечный спектр: перовскит лучше берет более энергичные фотоны, а CIGS — красную и инфракрасную часть.
До рекордной эффективности довели не одной находкой, а набором доработок. Команда подогнала ширину запрещенной зоны в CIGS-слое, улучшила покрытия между слоями и добавила пассивирующие прослойки толщиной около 1 нанометра. Именно такие мелочи обычно и решают, останется ли красивая схема на бумаге или заработает в реальной ячейке.
Еще исследователи показали мини-модуль площадью 2,25 см² с КПД 19,7%. Для отрасли это важная проверка: чем больше площадь, тем сложнее удержать лабораторный уровень без заметной просадки. Поэтому в международных Solar Cell Efficiency Tables результаты на образцах от 1 см² обычно выделяют отдельно — они ближе к масштабированию, чем совсем маленькие лабораторные площадки.
На фоне тандемной гонки результат выглядит любопытно. Абсолютные рекорды для перовскит-кремниевых ячеек уже перевалили за 30%, но это другая история и другая ниша. У CIGS-платформы свой плюс — более легкая и, в перспективе, гибкая конструкция. А лучшие однопереходные CIGS-элементы много лет держались заметно ниже новых тандемных значений, так что прибавка здесь вполне ощутимая.
Если удастся подтянуть эффективность крупных модулей к лабораторным 25% и выше, у технологии появится шанс там, где обычный кремний неудобен по весу или форме: на фасадах, легких кровлях, транспорте и в переносной электронике. По оценке самих исследователей, образцы такой архитектуры уже доходят до 27,5%, а следующим ориентиром для направления станет планка в 30%.
