Аккумулятор Trojan T105
Тандемное устройство состоит из нижней тонкоплёночной ячейки с гетеропереходом, которая может изгибаться, и верхней перовскитовой ячейки, которую можно изготовить с помощью низкотемпературного процесса, чтобы предотвратить повреждения. Оно достигло самой высокой эффективности, когда-либо зафиксированной для гибких тандемных солнечных батарей из перовскита и кремния.
Исследователи из Токийского городского университета создали гибкий тандемный солнечный элемент на основе верхней полупрозрачной инвертированной перовскитовой ячейки и гибкого нижнего тонкоплёночного кремниевого гетеропереходного (HJT) фотоэлектрического устройства.
«Стабильные и гибкие кремниевые гетеропереходы могут быть получены путём утончения кремния, что позволяет производить лёгкие и гибкие солнечные батареи, пригодные для различных применений, таких как фотоэлектрические системы, интегрированные в здания», — рассказал журналу pv автор исследования Рёсукэ Исикава.
Для уменьшения толщины нижней ячейки с эффективностью 21,1% исследовательская группа использовала метод, известный как травление гидроксидом калия (KOH), который представляет собой процесс химического травления с использованием влажной среды для создания полостей в кремнии. Он использовался для текстурирования пластины ячейки с обратной стороны, в то время как передняя сторона была микротекстурирована и закруглена.
С помощью химического осаждения из газовой фазы (CVD) учёные также нанесли защитный слой из плёнки нитрида кремния (SiNx) на обе стороны пластины. Затем пластину разрезали на квадраты со стороной 5 см и удалили плёнку SiNx по внешним краям с помощью лазера.
Верхняя ячейка была изготовлена из самосборного монослоя, изготовленного из MeO-2PACz, который также известен как [2-(3,6-диметокси-9Н-карбазол-9-ил)этил]фосфоновой кислоты, стеклянной подложки, покрытой оксидом индия-олова (ITO), поглотителя перовскита с запрещенной зоной 1,68 эВ, слоя переноса электронов (ETL), изготовленного из бакминстерфуллерена (C60), оксида олова (SnO2), другого Слой ITO, антибликовое покрытие на основе фторида магния (MgF2) и металлический контакт из серебра (Ag).
При тестировании в стандартных условиях освещения тандемная ячейка показала эффективность преобразования энергии 26,5%, напряжение холостого хода 1,83 В, плотность тока короткого замыкания 17,9 мА/см2 и коэффициент заполнения 81%. По словам исследовательской группы, это самый высокий показатель эффективности, когда-либо зафиксированный для гибких тандемных солнечных батарей на основе перовскита и кремния.
Заглядывая в будущее, исследователи заявили, что намерены усилить ток в нижней ячейке с помощью более точной конструкции структуры обратного отражения. «Для дальнейшего повышения эффективности преобразования в будущих исследованиях следует улучшить согласование токов, применив к нижней ячейке двустороннее гетеропереключение», — объясняют они.
«Мы также намерены провести подробную оценку прочности на изгиб и долговечности этой тандемной солнечной батареи».
Новая концепция ячеек была представлена в статье «Высокоэффективные тандемные солнечные батареи на основе перовскита и кремния с гибкими характеристиками», опубликованной в Solar RLL.