Новый каркасный молекула для солнечных батарей

Ученые из Китайской академии наук разработали уникальную каркасную молекулу, которая значительно снижает потери энергии на границах раздела в тандемных солнечных элементах. Это открытие открывает новые перспективы для повышения эффективности и стабильности фотовольтаических устройств.

Тандемные солнечные элементы (ТСЭ), объединяющие перовскитные и кремниевые ячейки, считаются одним из наиболее перспективных направлений в развитии солнечной энергетики благодаря своему потенциалу сверхвысокой эффективности и экономической привлекательности. Несмотря на теоретический предел эффективности в 45.1%, реальные показатели пока отстают, особенно в перовскитных верхних ячейках с широкой запрещенной зоной.

Основным препятствием на пути к достижению теоретического максимума являются существенные потери энергии на интерфейсе между перовскитом и электроноакцепторным слоем. Для решения этой проблемы исследователи синтезировали новую многофункциональную каркасную диаммонийхлоридную молекулу. Внедрение этой молекулы в интерфейс перовскит/C60 способствует уменьшению дефектов в пленке и формированию оптимального межфазного диполя, тем самым минимизируя энергетические потери.

Применение данного подхода позволило создать перовскитные солнечные элементы с шириной запрещенной зоны 1.68 эВ, показавшие эффективность преобразования энергии (PCE) 22.6% на устройствах с активной площадью 0.1 см² и 21.0% на площади 1.21 см². При интеграции в монолитные тандемные перовскит/кремниевые солнечные элементы площадью 1.0 см², оптимизированная перовскитная верхняя ячейка позволила достичь общей эффективности ТСЭ в 31.1%.

Кроме того, тандемное устройство продемонстрировало впечатляющую долгосрочную стабильность: оно сохранило 85% от начальной эффективности после 1020 часов непрерывной работы при максимальной точке мощности в обычных условиях. Таким образом, решение критической проблемы интерфейса закладывает основу для дальнейшего развития высокоэффективных и стабильных перовскитных тандемных фотовольтаических технологий.