Многие страны мира стремятся сократить выбросы или достичь нулевого уровня выбросов для достижения климатических целей Организации Объединенных Наций по поддержанию повышения температуры ниже 1,5 градусов Цельсия к 2050 году. Технологии возобновляемых источников энергии, особенно панели солнечной энергии, будут играть важную роль в достижении этих целей.

Чтобы полностью использовать потенциал солнечного света – самого богатого энергетического ресурса в мире – ученые десятилетиями пытались максимально увеличить количество энергии, которое может быть извлечено из солнца. В статье Applied Physics Letters, изданной AIP Publishing, исследователи из Oxford PV описывают, как сочетание металлогалогенных перовскитов с обычным кремнием приводит к более мощному солнечному элементу, который преодолевает практический предел эффективности 26% при использовании только кремниевых элементов.

«Мы считаем, что перовскит – идеальный партнер для тандемной системы с кремнием», – сказала автор Лаура Миранда Перес.

С точки зрения материалов, перовскиты удовлетворяют всем оптоэлектронным требованиям для фотоэлементов, и их можно производить с использованием существующих технологий. Эти особенности делают перовскит идеальным дополнением к кремниевой технологии, поскольку он может быть нанесен в виде слоя на обычный кремниевый солнечный элемент.

«Мы доказываем потенциал тандемной технологии перовскит-на-кремнии благодаря постоянному достижению мировых рекордов эффективности – текущий рекорд – 29,52%», – сказала Миранда Перес.

Элементный состав перовскитового материала легко доступен в существующих цепочках поставок, что обеспечивает четкий путь к быстрому расширению технологии для достижения амбициозных целей в области солнечной энергии, необходимых для решения проблемы изменения климата. Кроме того, более высокая выходная мощность тандемных элементов перовскита на кремнии может компенсировать углеродный след, связанный с производством кремния высокой чистоты, необходимого для фотоэлектрических элементов.

Таким образом, исследователи обнаружили, что добавление перовскита к существующим кремниевым фотоэлектрическим элементам – это самый быстрый способ улучшить характеристики кремния, поскольку он позволяет избежать сбоев в отрасли, связанных с внедрением совершенно новой технологии.

В течение семи лет исследователи занимались тандемными солнечными элементами, и сейчас группа очень близка к запуску массового коммерческого производства на своем заводе в Бранденбурге (Германия).

«Мы хотим помочь людям понять огромный потенциал тандемной технологии перовскита-на-кремнии для повышения эффективности солнечных установок и помочь миру достичь цели обеспечения устойчивой энергией для всех», – сказала Миранда Перес.