Учени от индийския Технологичен институт в Бомбай създадоха прозрачна перовскитна соларна клетка, тандем от перовскит и силиций, която достига ефективност до 30,2%. Това е важна крачка към по-ефективни тандемни панели, способни да надхвърлят ограниченията на класическия силиций. Постижението е ценно, защото лесно може да се придвижи към индустриално производство.
Разработката е базирана на четиритерминална (4T) тандемна архитектура, при която перовскитната клетка се поставя върху стандартна силициева. Горният слой е прозрачен. Така той улавя част от слънчевия спектър, а останалата светлина преминава към долната силициева клетка, което позволява по-пълно използване на енергията.
Ключът към високата ефективност е подобреният транспортен слой, който отвежда електрическите заряди в перовскитната клетка. Екипът на проф. Динеш Кабра използва модифицирана версия на масово използван органичен материал, като прилага йонен подход за настройка на енергийните нива.
Резултатът е по-добро съвпадение между слоевете. Това води до по-високо напрежение и по-добър коефициент на запълване, независимо от конкретния състав на перовскита.
Обичайно такъв тип материал изисква продължителен процес на окисление на въздух, който отнема около 24 часа и усложнява производството. Новият метод избягва тази стъпка.
Вместо това учените използват солева добавка, която позволява по-прецизен контрол върху работната функция на слоя и повишава стабилността. Подходът е по-прост и подходящ за мащабиране.
Конструкцията на горната клетка включва стъклена основа, слой за транспорт на електрони, перовскитен абсорбер, подобрен транспортен слой за „дупки“, прозрачен електрод от индиево-цинков оксид и метална решетка от сребро.
Всеки елемент има конкретна роля. Целта е да се минимизират загубите на енергия на границите между слоевете.
Първите резултати от изпитанията водят до отчетливо подобрение на параметрите. Измерванията показват по-дълъг живот на носителите на заряд и по-малко дефекти по интерфейсите. Това означава по-малко вътрешни загуби и по-висока стабилност при работа.
Когато прозрачната перовскитна клетка е комбинирана механично със силициева n-TOPCon клетка в четиритерминална конфигурация, общата ефективност достига между 28,4% и 30,2%.
Данните от спектралните измервания потвърждават резултатите от електрическите тестове. Тандемната структура работи предвидимо и стабилно.
Проведени са и тестове при повишена температура, продължително осветяване и работа в точка на максимална мощност. Клетките с новия транспортен слой показват по-добра устойчивост във времето. Подобрението в напрежението е в диапазона 2–5%, а коефициентът на запълване нараства с 6–7%.
Значението на тази разработка е стратегическо. Перовскитно-силициевите тандеми се разглеждат като следващата голяма стъпка във фотоволтаиката, тъй като позволяват надхвърляне на ефективността на самостоятелните силициеви панели без радикална промяна на производствената база.
Подобряването на стабилността и опростяването на производствения процес доближават технологията до търговска реализация.
