Изследователи от Германия и Испания разработиха бърз метод за отлагане на перовскитни слоеве върху текстурирани силициеви подложки за създаване на тандемни слънчеви клетки. Техниката CSS може да отлага равномерни слоеве само за 10 минути и работи върху гладки, наноструктурирани и микроструктурирани повърхности без пренастройване на параметрите. Постигнатата ефективност – до 24,3% – все още е под рекордните лабораторни образци (33-34%), но са налице мащабируемостта и скоростта, необходими за промишленото производство.

Тандемните слънчеви клетки се състоят от два полупроводника, които поглъщат различни части от спектъра на слънчевата светлина. Горният, перовскитов слой поглъща късите дължини на вълните, а долният, силициев слой, поглъща дългите дължини на вълните. Заедно те могат да преобразуват повече фотони в електричество, отколкото само силицият. Теоретичната граница на ефективност на такива сандвичи е около 43%, много по-висока от границата от 29% за моносилиция. Проблемът се състои в това, че отлагането на перовскит бързо, равномерно и върху промишлено релефни повърхности (които са необходими, за да може светлината да се движи по-дълго във вътрешността на клетката) все още не е възможно.

Методът CSS (close-space sublimation), предложен от учените от Технологичния институт в Карлсруе (KIT) и Университета във Валенсия, е коренно различен от конвенционалното нанасяне чрез разтвор. Изходните материали се изпаряват от нагрят източник и се отлагат върху силициева подложка, разположена само на няколко милиметра от източника.

Разстоянието е миниатюрно, така че загубата на материал е минимална, а скоростта на отлагане е висока – за пълното образуване на слой са необходими 10 минути.

Не се използват разтворители, което елиминира вредното им въздействие и опростява изхвърлянето. Освен това неизпарените остатъци могат да се използват повторно, пише Techxplore.

За да може тандемът да работи ефективно, горният слой от перовскит трябва да има широка забранена зона – около 1,6-1,7 eV, така че да позволява на светлината с голяма дължина на вълната да преминава към силиция. Желаната ширина на зоната се получава чрез добавяне на бром. При изпаряване на прекурсорите, съдържащи бром, обаче, бромът има склонност да се изпарява, което нарушава стехиометрията. Решението е елегантно: използва се смес от две органични соли – метиламониев йодид и метиламониев бромид. Чрез промяна на тяхното съотношение изследователите прецизно контролират съдържанието на бром в крайния филм и постигат 1,64 eV за забранената лента.

Методът е тестван върху три вида силициева повърхност: гладка, наноструктурирана и микроструктурирана. Не се е наложило коригиране на параметрите – и върху трите са се образували равномерни перовскитни слоеве, което е потвърдено чрез електронна микроскопия и рентгенов анализ. Ефективността на готовите тандеми е съответно 23,5%, 23,7% и 24,3%.

Засега това е далеч от лабораторните рекорди (33-34% за тандеми от перовскит и силиций), но, както подчертават авторите, за индустрията е важна не само ефективността на един образец, но и възможността за нанасяне на слоеве върху реални, текстурирани пластини с висока повторяемост и скорост

Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.

С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.