Команда исследователей из Бангладеш разработала и смоделировала полностью неорганическое тандемное устройство из слоя меди, индия, галлия и селена и слоя перовскита, напряжение которого может достигать 2,48 В. Предложенный учеными метод применим к двойным фотоэлементам, созданным и из других материалов.
Главной задачей исследования был поиск эффективного сочетания нетоксичных солнечных элементов с высокой производительностью, чтобы эта архитектура позволила сэкономить время и усилия на этапе подготовки устройства к массовому производству, сообщает PV Magazine. Ученым из Юго-Восточного университета и Университета свободных искусств удалось добиться коэффициента преобразования энергии 38,39% без использования токсичного свинца.
Предложенная архитектура фотоэлемента состоит из верхнего, абсорбирующего слоя из перовскитового материала и нижнего слоя из меди, индия, галлия и селена. Их структурные параметры оптимизированы для достижения максимально возможной эффективности. Моделирование различных параметров производительности фотоэлемента проводилось в программе SCAPS-1D, разработанной бельгийскими учеными. В частности, при определении оптимальной толщины поглощающего свет слоя было установлено, что эффективность начинает постепенно нарастать при толщине от 100 нм, а при 1000 нм достигает максимальных значений.
ПО показало, что потенциальная производительность верхнего и нижнего слоев составляет 24,66% и 25,06%, соответственно. Плотность тока для обоих подэлементов — около 18,64 мА/см². Суммарное напряжение двойного элемента — 2,48 В, у верхнего слоя оно больше из-за относительно большого значения напряжения разомкнутой цепи. В ходе моделирования тандемный фотоэлемент продемонстрировал эффективность 38,39%. Коэффициент заполнения — 83,4%.
«Показатели эффективности предложенного солнечного элемента с двойной структурой превосходят показатели, опубликованные в самых свежих научных журналах», — заявили исследователи.
Японская компания Panasonic разработала прототип оконного стекла с фотоэлементами на основе перовскита с эффективностью преобразования улавливаемого света в энергию почти 18%. Вырабатывающие электричество окна можно будет использовать в различных архитектурных сооружениях, утверждают авторы изобретения, которое проходит испытание в одном из новых зданий города Фудзисава.
