Дослідники постійно стикаються з труднощами точного контролю товщини та орієнтації самоорганізованих моношарових (SAM) матеріалів. Китайський виробник сонячних модулів Longi представив новий тандемний перовскітно-кремнієвий сонячний елемент з ефективністю перетворення енергії 34,58%. Елемент містить новий матеріал, розроблений для зменшення дефектів пасивації.
«Це дослідження пропонує критично важливі технічні рішення для розробки нових самоорганізованих моношарових (SAM) матеріалів та подальшого підвищення ефективності кремній-перовскітного тандему», – заявили в компанії.
Інновація зосереджена на асиметричному самоорганізованому моношарі (SAM) під назвою HTL201, діркоселективному шарі. Завдяки низькому паразитному поглинанню та здатності швидко витягувати заряд, SAM використовуються як шари діркового переносу в перовскітних сонячних елементах.
Однак контроль їхньої товщини та орієнтації залишається постійною проблемою для дослідників.
«Досягнення високовпорядкованих та рівномірно покритих самозбірних моношарів (SAM) з оптимальною конфігурацією упаковки на текстурованих кремнієвих підкладках залишається критичним завданням для подальшого підвищення ефективності тандемних сонячних елементів перовскіт/кремній», – йдеться в новому дослідженні компанії.
Асиметрична конструкція сонячного елемента HTL201
За словами Лонгі, на відміну від більшості SAM на основі карбазолу із симетричною молекулярною структурою, новий HTL201 є асиметричним. Ця конструкція покращує покриття та однорідність на текстурованих кремнієвих підкладках, одночасно оптимізуючи вирівнювання рівнів енергії на межі розділу.
«Одночасно сильна координаційна взаємодія між HTL201 та перовскітною плівкою ефективно зменшує невипромінювальну рекомбінацію на прихованому інтерфейсі», – сказав речник компанії журналу pv. Це зменшення втрат енергії є ключовим фактором високої продуктивності елемента.
Випробуваний за стандартних умов освітлення, тандемний сонячний елемент площею 1 см², побудований за цією конфігурацією, продемонстрував ефективність 34,58% при напрузі холостого ходу 2,001 В, щільності струму короткого замикання 20,64 мА/см² та коефіцієнті заповнення 83,79%.
«Примітно, що оптимізоване вирівнювання енергетичних рівнів між перовскітом та HTL201, що супроводжується збільшенням значення квазіферміївського розщеплення (QFLS) перовскітного шару, дозволяє досягти вражаючої напруги майже 2 В для перовскітно-кремнієвих TSC, що призводить до сертифікованого коефіцієнта перетворення енергії (PCE) до 34,58% на основі кремнієвого гетеропереходу (SHJ) сонячного елемента», – додається в дослідженні.
Клітинний склад наближається до світового рекорду ефективності
Верхня перовскітна комірка в тандемному пристрої містить контакт зі срібним металом та шари фториду літію, етилендіамоній дійодиду (EDAI) та бакмінстерфулерену (C60), серед інших матеріалів. Нижня комірка являє собою кремнієву комірку з двосторонньою текстурою та гетеропереходом, хоча Longi не уточнила, чи це їхня нещодавно анонсована комірка зі зворотним контактом з ефективністю 27,3%.
Цей результат наближає продуктивність нового елемента до поточного світового рекорду Longi для тандемних перовскітних кремнієвих сонячних елементів, який становить 34,85%. Цей рекорд перевищив попередній показник компанії в 34,6% від вересня 2023 року.
«Вирішуючи критичні технологічні проблеми за допомогою скоординованих інновацій, команда робить суттєвий внесок у побудову інтегрованої екосистеми тандемних клітин Китаю, об’єднуючи промисловість, академічні кола, дослідження та застосування для сталого розвитку», – підсумував Лонгі у прес-релізі.