Команда голландских ученых смогла значительно увеличить довести эффективность солнечных элементов, преодолев планку в 30 процентов. Как сообщается в пресс-релизе организации, "это достижение будет способствовать распространению солнечной энергетики по всему миру и снижению зависимости от ископаемых видов топлива".

Тандемный солнечный элемент, разработанный исследователями из Нидерландов. Technische Universiteit Eindhoven

Несмотря на то, что правительства многих стран мира поддерживают развитие солнечной энергетики в стремлении сократить выбросы CO2, внедрение этой технологии ограничивается ее эффективностью преобразования энергии. Большинство коммерчески доступных солнечных панелей имеют КПД преобразования не более 22 процентов.

Повысив этот показатель, мы сможем вырабатывать больше энергии на такой же площади при меньших затратах на единицу продукции, увеличивая при этом ее доступность и снижая конечную стоимость для потребителей.

Преодолевая 30-процентный барьер

Для того чтобы довести КПД как минимум до 30 процентов, голландские инженеры разработали тандемное устройство из перовскита и кремния. Новая технология позволяет более эффективно использовать солнечный спектр. Это связано с тем, что в устройстве используется "правильная" комбинация кремниевых и перовскитных фотоэлектрических модулей. В то время как первые лучше работают с излучением видимого и ИК-спектра, перовскиты более эффективны в ультрафиолетовом и видимом диапазонах, но при этом остаются прозрачными для инфракрасного света.

Экспертам удалось повысить эффективность полупрозрачного перовскитного элемента площадью 3х3 кв. мм до 19,7 процента, говорится в пресс-релизе. Под ним была размещена солнечная батарея из кремния шириной 20X 20 кв. мм. Тандемное устройство было оборудовано высокопрозрачным обратным контактом, который обеспечивал проникновение до 93 процентов света ближнего ИК-диапазона в нижнюю часть устройства.

Благодаря оптимизации различных характеристик кремниевого элемента его КПД повысился до 10,4 процента. При совместном использовании с перовскитной панелью суммарная эффективность преобразования энергии составила 30,1 %, что является лучшим показателем на сегодняшний день.

Солнечная фотоэлектрическая система на крыше здания. WichienTep/iStock 

Увеличение энергоэффективности солнечных панелей

На прошлой неделе мы сообщили о том, как исследователи из Университета Райса в США решили проблему хрупкости, связанную с перовскитными ячейками.

Несколькими месяцами ранее европейские исследователи пришли к выводу, что сочетание перовскитных ячеек с другими уже существующими технологиями может значительно повысить энергоэффективность, превысив отметку в 30 процентов. В настоящее время, инженеры планируют масштабировать технологический процесс и довести его до коммерческой эксплуатации. 

Устройство, разработанное авторами проекта, было сертифицировано ETSI в Италии, а результаты были представлены на 8-й Всемирной конференции по преобразованию фотоэлектрической энергии (WCPEC-8) в Милане. 

Результаты работы зарегистрированы в рецензируемом издании Progress in Photovoltaics.

Источники: Journal Progress in Photovoltaics, Journal Interesting Engineering, Technische Universiteit Eindhoven
1. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.3620)
2. (https://interestingengineering.com/science/30-percent-barrier-solar-cells-breached)
3. (https://www.tue.nl/en/news-and-events/news-overview/27-09-2022-four-terminal-perovskite-silicon-pv-tandem-devices-hit-30-efficiency/)