Американские ученые показали, что тандемные солнечные цепи, состоящие из соединенных кремниевых и перовскитных элементов, способны эффективно и стабильно работать даже в тени. Благодаря подсоединению кремниевых элементов ученым удалось преодолеть проблему перовскитных, связанную с чувствительностью к перепадам напряжения. Исследование опубликовано в журнале Joule.
Обычно солнечные элементы изготавливаются на основе кремния. Однако такие солнечные батареи уже достигли предела своей возможной эффективности из-за особенностей кремния как материала. Альтернатива кремнию — кристаллы перовскитов, которые помогают повысить эффективность солнечных элементов, не повышая затраты. Однако перовскиты крайне чувствительны к перепадам напряжения, которые могут возникать, если на элемент упадет тень. Такие перепады вольтажа ухудшают работу элементов до такой степени, что они могут перестать функционировать.
В новом исследовании ученые попытались понять, улучшит ли эффективность работы батарей в тени использование солнечных цепей, состоящих как из кремния, так и из перовскитов. Это так называемые тандемные солнечные элементы. Ученые собрали три цепи солнечных элементов: одна полностью состояла из кремниевых, вторая — полностью из перовскитных, а в третьей были подсоединены как кремниевые, так и перовскитные. Затем ученые поместили один из элементов в цепи в тень, симулируя условия, с которыми могут столкнуться солнечные батареи. Как и ожидалось, из-за тени перовскитные цепи быстро перестали функционировать, тогда как на кремниевые тень практически не оказала влияния. А тандемная цепь оказалась так же стабильна, как и чисто кремниевая. Это указывает на то, что объединение кремниевых и перовскитных элементов в одну батарею помогает одновременно улучшить эффективность конверсии солнечного света в электричество и повысить устойчивость батареи к перепадам вольтажа.
Хотя у перовскитных солнечных элементов все еще остаются нерешенные проблемы, такие как, например, низкая устойчивость к повышенным температурам, результаты исследования многообещающие. Перовскиты могут стать не конкурирующей с обычными кремниевыми солнечными батареями технологией, а дополнением к уже существующей. Для коммерческого производства перовскитных элементов можно будет использовать мощности, сейчас используемые для производства кремниевых элементов, без необходимости создавать новые.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
