Нов световен рекорд за ефективност на слънчева клетка

Състав на тандемната слънчева клетка от перовскит и силиций с рекордна ефективност
(илюстрация: Eike Köhnen / HZB)

На прага на новата 2021 година учени поставиха нов световен рекорд за ефективност на слънчева клетка. Екипът на Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) публикува статия в сп. Science за разработка на слънчева клетка от перовскит и силиций, която постигна рекордните 29,15% ефективност.

Досегашният рекорд за ефективност на слънчева клетка беше 28%, припомня специализираното издание Еlectrek. Дългосрочната цел на учените при разработката на клетка от перовскит/силиций е 30% ефективност, така че постижението от този месец е важна стъпка в тази посока. Нещо повече, изследователите са оптимисти, че ефективността на подобен тип слънчеви клетки може да надмине 30%.

Понастоящем силицият е стандартният материал за слънчеви клетки. Перовскитът и силицият бяха разработени отделно като полупроводникови материали за соларни панели, но учените смятат, че перовскитът има неизползван потенциал и експериментират с него, като го комбинират с други материали. В новото изследване, комбинацията със силиций дава резултат, от който учените са доволни.

„Ефективността от 29,15% е не само рекордът за тази технология, но е на върха в цялата категория Emerging PV [развиващи се фотоволтаици] в диаграмата на NREL [Национална лаборатория за възобновяема енергия]”, коментира постижението Айке Кьонен, докторант и първи автор на изследването.

Защо комбинацията перовскит/силиций работи толкова добре? Слънчевите клетки, състоящи се от два полупроводника с различна пропускателна способност, могат да постигнат значително по-висока ефективност, когато се използват в тандем, в сравнение с отделните клетки сами по себе си. Това е така, защото тандемните клетки използват слънчевия спектър по-ефективно.

По-специално, конвенционалните силициеви слънчеви клетки преобразуват ефективно в електрическа енергия предимно инфрачервените компоненти на светлината, докато някои перовскитни съединения могат ефективно да използват видимите компоненти на слънчевата светлина, което прави комбинацията от двете доста мощна.

Също така, използването на перовскит и силиций заедно не води до увеличаване на цената на слънчевите панели, което е наистина важно, тъй като светът ползва все повече слънчева енергия.

Изследователският екип е използвал панел с размери 1х1 см. Очевидно, необходимо е увеличаване на мащаба, но учените са убедени, че това е възможно. Освен това, след 300 часа симулирана употреба тандемната слънчева клетка запазва 95% от първоначалната си ефективност.