Нов вид двуслойна слънчева клетка улавя и високоенергийните, и нискоенергийните фотони (снимка: CC0 Public Domain)
Изследователи от университета „Читкара“ в Индия са проектирали и симулирали тандемна слънчева клетка, изработена от перовскит и медно-индиево-галиев селенид, която е способна на близо 30% ефективност на преобразуване на светлината в електроенергия.
Екипът е провел симулация, за да предвиди производителността и поведението на устройството, използвайки софтуер SCAPS-1D – инструмент за симулация на тънкослойни слънчеви клетки, разработен от университета в Гент в Белгия.
Клетката има два слоя. Долният е прозрачен проводим оксиден филм от индиево-цинков оксид (IZO), с буферен слой от калаен оксид (SnO2), перовскитен слой и слой от метил-заместен карбазол (Me-4PACz). За горната клетка е използван субстрат от индиево-калаен оксид (ITO), пласт от кадмиев сулфид (Cds) и CIGS абсорбер.
„В горната клетка перовскитният слой абсорбира високоенергийните фотони. Долната клетка използва слоя CIGS, за да абсорбира нискоенергийните фотони“, поясняват учените. И двете клетки са свързани чрез междинен слой от ITO, за да осигурят напасване на тандемната конфигурация.
Учените са тествали различни дебелини на CIGS пласта – от 0,5 до 5 микрометра (μm) – и са установили, че има увеличение на плътността на тока поради по-високата абсорбция на фотони, при абсорбиращ слой с 2,3 μm дебелина.
С оптимизирана дебелина на абсорбера от 2,3 μm долната клетка, тествана в симулацията, може да достигне ефективност на преобразуване на мощност от 16,26%, с напрежение на отворена верига от 0,64 V.
С двата си слоя тандемното устройство от 347 nm/2,0 μm показва ефективност от 29,72% и напрежение на отворена верига от 1,92 V. Точно този резултат е представен в статия относно иновацията под заглавие „Монолитни тандемни слънчеви клетки на база перовскит и CIGS с 29,7% ефективност“, която наскоро беше публикувана в Energy Fuels.