Исследователи из Центра Гельмгольца в Берлине (HZB) совместно с коллегами из Берлинского университета имени Гумбольдта добились впечатляющего результата в области возобновляемой энергетики. Команде удалось установить новый мировой рекорд эффективности для тонкоплёночных тандемных солнечных элементов: сертифицированный коэффициент полезного действия (КПД) устройства достиг 25,5%. Стоит отметить, что предыдущий рекорд этой же группы составлял 24,6%.
Важнейшим аспектом достижения является не только итоговый показатель КПД, но и размер рабочей площади элемента, составивший 1,081 см². В индустрии фотовольтаики преодоление порога в 1 см² считается принципиальным этапом. Подобные образцы официально признаются международной базой данных Solar Cell Efficiency Tables, где фиксируются значимые рекорды. Это переводит технологию из категории сугубо лабораторных микроскопических прототипов в область решений, которые значительно ближе к реальному коммерческому применению.
Технология тандемных солнечных элементов
Разработанный учёными элемент построен по тандемной схеме, объединяющей два активных слоя из различных материалов. В качестве нижнего слоя используется полупроводниковое соединение CIGS (медь, индий, галлий, селен), а верхний слой сформирован на основе перовскита. Такое сочетание позволяет максимально эффективно использовать весь солнечный спектр: перовскит берет на себя поглощение высокоэнергетической части света, тогда как CIGS успешно преобразует красное и инфракрасное излучение.
Оптимизация и дальнейшие перспективы
Чтобы достичь столь высоких показателей, исследователи провели комплексную оптимизацию архитектуры панели. В частности, была скорректирована ширина запрещенной зоны CIGS-слоя, улучшены характеристики межслойных покрытий и внедрены инновационные сверхтонкие пассивирующие слои толщиной около 1 нанометра. Эти изменения позволили радикально снизить потери энергии при процессе преобразования солнечного света в электрический ток.
Параллельно команда изготовила более крупный мини-модуль площадью 2,25 см², продемонстрировавший КПД на уровне 19,7%. Согласно расчетам экспертов HZB, лабораторные образцы, использующие аналогичную архитектуру, уже способны достигать эффективности до 27,5%, а в долгосрочной перспективе технология имеет потенциал преодоления планки в 30%.
За счет своей тонкоплёночной структуры такие солнечные панели обладают малым весом и высокой гибкостью. Это открывает широкие возможности для интеграции элементов там, где традиционные жесткие кремниевые панели использовать затруднительно или невозможно.
