Так называемые PERC-элементы используются в массовом производстве кремниевых солнечных элементов, они считаются рабочими лошадками фотоэлектрики, доминирующими на рынке. Теперь две команды показали, что такие стандартные кремниевые ячейки также подходят в качестве основы для тандемных ячеек с перовскитовыми верхними ячейками. В настоящее время эффективность тандемной ячейки все еще ниже, чем у одних только оптимизированных ячеек PERC, но может быть увеличена до 29,5% за счет целенаправленной оптимизации.
Тандемные элементы, изготовленные из кремния и перовскита, способны преобразовывать широкий энергетический спектр солнечного света в электрическую энергию более эффективно, чем соответствующие одиночные элементы. Теперь, впервые, двум командам из HZB и ISFH Hameln удалось объединить верхнюю ячейку из перовскита с так называемой кремниевой ячейкой PERC / POLO, чтобы сформировать тандемное устройство. Это важное достижение, поскольку кремниевые элементы PERC на кремнии p-типа являются "рабочей лошадкой" фотовольтаики, на долю рынка которых приходится около 50% всех солнечных элементов, производимых во всем мире. Они в значительной степени оптимизированы, долговечны и температурно стабильны. Поэтому для коммерциализации технологии перовскит-кремниевого тандема особенно интересно разработать "усовершенствование перовскитного тандема" для элементов PERC.
Команда ISFH использовала совместимый с промышленностью процесс PERC для обратной стороны контакта кремниевых нижних элементов. На лицевой стороне пластины была использована другая промышленная технология, так называемый POLO contact, который был адаптирован здесь для ячеек proof of concept небольшой площади.
В HZB были проведены следующие этапы процесса: в качестве контакта между двумя субэлементами был нанесен рекомбинационный слой оксида индия, легированный оловом. Вдобавок к этому, ячейка из перовскита была обработана последовательностью слоев, аналогичной той, что используется в тандемной ячейке с текущим мировым рекордом на кремниевых гетеропереходных ячейках n-типа, изготовленных HZB. Первые перовскитные тандемные ячейки PERC/POLO, полученные таким образом, достигают эффективности 21,3% при площади активной ячейки около 1 см2. Таким образом, эта эффективность все еще ниже эффективности оптимизированных ячеек PERC в данном технико-экономическом обосновании. "Однако первоначальные экспериментальные результаты и оптическое моделирование показывают, что мы можем значительно улучшить производительность за счет оптимизации процесса и слоев", - объясняет доктор Ларс Корте, автор исследования.
Эксперты оценивают эффективность преобразования энергии (PCE) этих тандемных солнечных элементов из перовскита и кремния с технологией PERC-подобных субэлементов в 29,5%. Следующие шаги для дальнейшего повышения эффективности уже очевидны: доктор Сильвия Мариотти из команды HZB определила покрытие поверхности кремния перовскитом как потенциал для улучшения: "Для этой цели можно было бы адаптировать поверхность кремниевых пластин и, таким образом, быстро повысить эффективность примерно до 25%". говорит Мариотти. Тогда это уже значительно выше, чем эффективность отдельных ячеек PERC.
Исследование финансировалось Федеральным министерством экономики Германии в рамках совместного проекта. Работа проводилась в рамках совместного проекта P3T, который финансируется Федеральным министерством экономики и координируется HZB.
Комментарии