Двуслойные полупрозрачные фотоэлементы с плёнкой из перовскита

Фотоэлементы из перовскита в России разрабатывать опасно. Зато в других странах очень активно изучают этот минерал, который показывает многообещающие результаты. Например, специалисты из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологии (EMPA) предлагают изготовлять двуслойные фотоэлементы: верхний полупрозрачный слой из перовскита, а второй — на основе кремния. Поскольку каждый материал поглощает свет разного спектра, то общая эффективность существенно повышается.

Уже первые образцы показывают кпд 20,5%. Исследователи уверены, что максимальный кпд может превысить 30%, в то время как самая лучший однослойный фотоэлемент из поликристаллического кремния не выдаст больше 25%.

Полупрозрачный слой из перовскита поглощает ультрафиолет, синий и жёлтый спектр. Сквозь него проходит инфракрасный и красный свет. Коэффициент полезного действия этого слоя — 14,2%, прозрачность — 72%.

Нижний слой состоит из ячеек CIGS (медь индий галлий диселенид) — материал в EMPA изучают много лет.

В лаборатории разработали эффективную технологию производства фотоэлементов из перовскита в виде тонкой плёнки. Производство идёт при температуре всего лишь 50°C, и себестоимость плёнки выходит очень низкой. Говорят, что это первая в мире технология производства недорогих и реально доступных двуслойных фотоэлементов, потому что многослойные солнечные батареи Concentrated Photovoltaics (CPV) не отвечают этим характеристикам.

Лаборатория тонких пленок и фотовольтаики в EMPA сейчас изготовляет двуслойные фотоэлементы на основе поликристаллических тонких плёнок, но в перспективе возможно использование гибких пластиковых или металлических плёнок. В любом случае, технология подходит для массового производства недорого продукта.

В реальной жизни стоимость солнечной батареи только наполовину зависит от стоимости самого модуля с фотоэлементами. Вторая половина приходится на инфраструктуру — инверторы, кабели, контейнеры для фотоэлементов, проектирование и установку. Представители EMPA обращают внимание, что эти дополнительные издержки снижаются, если использовать фотоэлементы с более высоким кпд, потому что уменьшаются физические размеры всех конструкций при сохранении мощности.