Loading ...Ученые из Национального университета Сингапура (NUS) разработали новый тандемный солнечный элемент из перовскита и кремния с тройным переходом, который может достичь сертифицированного мирового рекорда эффективности преобразования энергии 27,1% на площади поглощения солнечной энергии в 1 кв. см, что представляет собой На сегодняшний день это самый эффективный тандемный солнечный элемент из перовскита и кремния с тройным переходом. Чтобы добиться этого, команда разработала новый перовскитный солнечный элемент с цианатом, который является стабильным и энергоэффективным.
Солнечные элементы могут быть изготовлены более чем в два слоя и собраны в многопереходные солнечные элементы для повышения эффективности. Каждый слой изготовлен из разных фотоэлектрических материалов и поглощает солнечную энергию в разном диапазоне. Однако современные технологии многопереходных солнечных элементов создают множество проблем, таких как потери энергии, которые приводят к низкому напряжению и нестабильности устройства во время работы.
Чтобы преодолеть эти проблемы, доцент Хоу И возглавил группу ученых из Колледжа дизайна и инженерии НУС (CDE) и Сингапурского научно-исследовательского института солнечной энергии (SERIS), чтобы впервые продемонстрировать успешную интеграцию цианата в перовскит . солнечный элемент для разработки новейшего тандемного солнечного элемента из перовскита и кремния с тройным переходом, который превосходит по характеристикам другие аналогичные многопереходные солнечные элементы.
Доцент Хоу — президентский молодой профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии CDE, а также руководитель группы в SERIS, исследовательском институте университетского уровня в НУК.
«Примечательно, что после 15 лет продолжающихся исследований в области солнечных элементов на основе перовскита эта работа представляет собой первое экспериментальное доказательство включения цианата в перовскиты для повышения стабильности его структуры и повышения эффективности преобразования энергии», — сказал доцент Хоу.
Создание энергоэффективной технологии солнечных батарей
Взаимодействия между компонентами структуры перовскита определяют диапазон энергий, которого он может достичь. Изменение пропорции этих компонентов или поиск прямой замены может помочь изменить энергетический диапазон перовскита. Однако предыдущие исследования еще не позволили создать рецепт перовскита со сверхшироким энергетическим диапазоном и высокой эффективностью.
В этой работе команда NUS экспериментировала с цианатом, новым псевдогалогенидом, в качестве заменителя бромида — иона из группы галогенидов, который обычно используется в перовскитах. Доктор Лю Шуньчан, научный сотрудник команды доцента Хоу, применил различные аналитические методы для подтверждения успешной интеграции цианата в структуру перовскита и изготовил перовскитный солнечный элемент, интегрированный с цианатом.
Дальнейший анализ атомной структуры нового перовскита впервые предоставил экспериментальные доказательства того, что включение цианата помогло стабилизировать его структуру и сформировать ключевые взаимодействия внутри перовскита, продемонстрировав, насколько он является жизнеспособной заменой галогенидов в солнечных элементах на основе перовскита.
При оценке производительности ученые NUS обнаружили, что солнечные элементы на основе перовскита, содержащие цианат, могут достигать более высокого напряжения 1,422 В по сравнению с 1,357 В для обычных солнечных элементов на основе перовскита, при значительном сокращении потерь энергии.
Исследователи также протестировали недавно разработанный перовскитовый солнечный элемент, непрерывно работая на максимальной мощности в течение 300 часов в контролируемых условиях. После периода испытаний солнечный элемент оставался стабильным и функционировал на уровне более 96%.
Воодушевленные впечатляющими характеристиками перовскитных солнечных элементов с интегрированным цианатом, команда NUS сделала следующий шаг в своем открытии, используя его для сборки тандемного солнечного элемента из перовскита и кремния с тройным переходом. Исследователи соединили перовскитный солнечный элемент и кремниевый солнечный элемент, чтобы создать полуэлемент с двойным переходом, обеспечив идеальную основу для крепления перовскитного солнечного элемента с интегрированным цианатом .
После сборки исследователи продемонстрировали, что, несмотря на сложность структуры тандемного солнечного элемента перовскит/Si с тройным переходом, он оставался стабильным и достиг сертифицированного мирового рекорда эффективности 27,1% от аккредитованной независимой фотоэлектрической калибровочной лаборатории.
«В совокупности эти достижения предлагают новаторские идеи по снижению потерь энергии в перовскитных солнечных элементах и устанавливают новый курс для дальнейшего развития солнечной технологии с тройным переходом на основе перовскита», — сказал доцент Хоу.
Следующие шаги
Теоретическая эффективность тандемных солнечных элементов перовскит/Si с тройным переходом превышает 50%, что представляет собой значительный потенциал для дальнейшего улучшения, особенно в приложениях, где пространство для установки ограничено.
В дальнейшем команда NUS стремится расширить эту технологию до более крупных модулей без ущерба для эффективности и стабильности. Будущие исследования будут сосредоточены на инновациях в интерфейсах и составе перовскита — это ключевые области, определенные командой для дальнейшего развития этой технологии.
Новости партнеров:
Вам могло бы понравиться:
54
