"Чарівне" покриття підвищує ефективність сонячних панелей до 31%: як працює

Група вчених з Китаю провела дослідження в Наньчанському університеті та розробила стратегію пасивації поверхні, що дає змогу згладити поверхневі дефекти шару перовскіту фотоелементів. Про це пише Angewandte Chemie.

На думку дослідників, нове покриття зі спеціальних органічних молекул допоможе зробити сонячні панелі ще більш ефективними, а також знизити їхню вартість.

Основними матеріалами, використовуваними для виготовлення тандемних сонячних елементів у новій технології, є комбінація кремнію, який поглинає переважно червоне і ближнє інфрачервоне світло, і перовскіту, що ефективно використовує видиме світло.

Вчені застосували так званий метод Чохральського (польський хімік Яном Чохральський створив особливий метод вимірювання ступеня кристалізації металів, таких як олово, цинк, свинець, — ред.), що дає змогу створювати кремнієві пластини з пірамідальними структурними елементами мікрометрового масштабу на поверхні. Ці мікротекстури вловлюють більше світла, оскільки їхня відбивна здатність набагато нижча, ніж у гладкої поверхні. Однак покриття цих пластин перовскітом призводило до появи безлічі дефектів кристалічної решітки, які негативно впливали на електронні властивості сонячних батарей. Вчені розв'язали цю проблему, розробивши стратегію пасивації поверхні, що дає змогу згладити дефекти шару перовскіту.

З'єднання тіофенетиламонію з трифторметильною групою (CF3-TEA) наноситься методом динамічного розпилення. Це утворює однорідне покриття навіть на мікротекстурованих поверхнях, пояснили фахівці. Завдяки своїй високій полярності та енергії зв'язку покриття CF3-TEA може значно зменшити вплив поверхневих дефектів. Безвипромінювальна рекомбінація пригнічується, а електронні рівні підлаштовуються так, щоб електрони на межі розділу могли легше переноситися в електронозахоплювальний шар сонячного елемента.

Модифікація поверхні за допомогою CF3-TEA дає змогу тандемним сонячним елементам перовскіт/кремній на основі звичайних текстурованих пластин, виготовлених із кремнію за методом Чохральського, досягати дуже високого ККД — майже 31%, — та зберігати довготривалу стабільність, підкреслили автори дослідження.

Раніше ми писали, що сонячні панелі досягли рекордної ефективності завдяки особливому "інгредієнту". Вчені знайшли спосіб, як підвищити ККД до рекордних 12,22% і стійкість до навколишнього середовища перовскітних сонячних батарей.