Благодаря быстрому улучшению показателей эффективности и стабильности перовскитные солнечные элементы находятся в авангарде новых фотоэлектрических технологий. В современных устройствах на их основе потери напряжения приближаются к теоретическому минимуму, а внутренняя квантовая эффективность близка к единице, но эффективность преобразования ограничена коэффициентом заполнения.
Это ограничение связано с неидеальным переносом заряда между перовскитовым поглотителем и электродами ячейки. Поэтому снижение последовательного электрического сопротивления слоев переноса заряда имеет ключевое значение для повышения эффективности.
Исследователи из Австралийского национального университета (ANU) подошли на шаг ближе к решению этой проблемы и побили собственный рекорд, создав более эффективную перовскитную солнечную батарею.
В ходе своей работы ученые достигли рекорда эффективности в 22,6%. Это означает, что новые фотоэлементы могут преобразовывать 22,6% солнечного света в энергию. Они также получили коэффициент заполнения более 86%, что является одним из показателей качества фотоэлектрического устройства.
«Мы всегда стараемся достичь максимально возможной эффективности. Коммерциализация невозможна без высокой эффективности, — говорит соавтор исследования профессор Кайли Кэтчпол. — Но нам также нужен дешевый процесс. Это подход, который определенно сочетает в себе эти два элемента таким образом, который отличается от того, как это было достигнуто ранее».
Ученые разработали процесс обратного легирования для изготовления электронно-транспортных слоев из оксида титана, легированного азотом, которые обладают выдающимися характеристиками переноса заряда. Включив этот материал для переноса заряда в солнечные элементы на основе перовскита, они создали элементы площадью 1 см² с сертифицированной стационарной эффективностью 22,6%.
Фотоэлементы из перовскита могут быть более дешевыми и простыми в производстве, чем другие солнечные элементы, а также могут потенциально производить больше энергии, чем кремниевые аналоги.
Команда ученых использовала стандартные методы изготовления, но применила их к новому материалу — оксинитриду титана, разработав уникальный способ создания перовскитовых солнечных элементов, который, как они заявляют легко реализовать в крупномасштабном промышленном производстве.
«Мы также смогли преодолеть потерю энергии в одном из слоев, о существовании которого ученые раньше не подозревали, — сказал Кэтчпоул. — Моделирование, которое мы сделали, показывает, что это было ограничением в предыдущих типах солнечных элементов».
Напомним, в прошлом году исследователи из научного центра Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) добились эффективности 29,8% у тандемного солнечного элемента с основой из кристаллического кремния и слоем из перовскита (галогенида металла).
