Эффективность тандемных солнечных элементов достигла 32,76% благодаря новой молекулярной добавке

Исследователи из Национального университета Сингапура совместно со специалистами компании Zhejiang Jinko Solar Co. Ltd. и ряда других научных институтов разработали метод повышения эффективности кремниево-перовскитных солнечных панелей до 32,76%. Показатель был достигнут путем внедрения в производственный цикл органического соединения 2-меркаптобензотиазола, предотвращающего термическую деградацию материалов.

Архитектура тандемного солнечного элемента объединяет нижний кремниевый слой, ориентированный на поглощение инфракрасной части спектра, и верхний перовскитный слой, улавливающий видимый свет. В стандартном процессе производства таких панелей с использованием туннельных оксидных пассивированных контактов возникает физическое препятствие: тонкие кремниевые пластины обладают высокой теплопроводностью и низкой теплоемкостью. При нанесении перовскитных субэлементов кремний быстро передает тепло, что провоцирует слишком быструю и неконтролируемую кристаллизацию перовскита. Данный фактор вызывает структурные дефекты пленки и химическое расслоение компонентов устройства.

Для регулирования динамики формирования слоев физики применили 2-меркаптобензотиазол. Данная молекула вступает в химическую реакцию и демонстрирует двухрежимное связывание с органическими катионами внутри перовскита. Это взаимодействие искусственно тормозит процесс кристаллизации материала при его контакте с нагретой кремниевой подложкой. В результате физического замедления реакции формируется однородная и плотная кристаллическая пленка.

По результатам тестирования двухполюсной монолитный тандемный элемент показал сертифицированный стабилизированный коэффициент полезного действия на уровне 32,76%. Испытания на эксплуатационную стабильность зафиксировали, что после 1700 часов непрерывной работы при стандартных нагрузках устройство сохраняет 91% от своего первоначального уровня эффективности преобразования энергии. Предложенный химический подход к пассивации контактов адаптирован для внедрения в существующие линии промышленного производства фотоэлектрических систем.

Источник: Interesting Engineering