Kaneka представляє 2T кремнієво-перовскітний тандемний сонячний елемент з коефіцієнтом корисної дії 29,2%.
Двоконтактний тандемний перовскітний сонячний елемент Kaneka досяг найвищої ефективності, коли-небудь зафіксованої для подібних пристроїв на основі промислової кремнієвої пластини Чохральського (CZ). Напруга у відкритому стані становить 1,929 В, густина струму короткого замикання – 19,5 мА-см-2, а коефіцієнт заповнення – 77,55%.
Японська хімічна компанія Kaneka розробила двотермінальний (2T) перовскітно-кристалічний тандемний сонячний елемент з використанням промислової кремнієвої пластини Чохральського (CZ) товщиною 145 мкм.
Дослідники компанії створили комірку з антивідбивним проміжним шаром, покладаючись на те, що вони називають “ніжними текстурованими структурами”, які були нанесені на лицьову сторону дна. Як повідомляється, це дозволило значно покращити типові ефекти утримання світла в тандемі перовскіт-кремнієвих пристроїв.
“Технологія управління світлом є обов’язковою для повного використання широкого діапазону сонячного спектру в сонячному елементі, особливо для 2T тандемної структури, оскільки її верхній і нижній елементи електрично з’єднані послідовно і повинні відповідати обмеженням узгодження струмів, при якому відповідні струми в робочій точці певною мірою вирівнюються”, – зазначають вони. “Через велику різницю в показниках заломлення між перовскітом і кристалічним кремнієм (c-Si), оптимізований проміжний шар, як показано, діє як антиблікове покриття для придушення втрат інфрачервоного світла, яке використовується в нижній комірці”.
Компанія контролювала морфологію ніжної текстури з обох боків пластини за допомогою хімічного травлення. За допомогою атомно-силової мікроскопії (АСМ) вони порівняли продуктивність двох поглиначів з делікатною структурою з продуктивністю аналогічних пристроїв без такої структури.
“Завдяки застосуванню м’якої текстури щільність фотоструму кремнієвої нижньої комірки збільшується більш ніж на 2% порівняно з базовим показником”, – пояснили в компанії.
Компанія виготовила верхню комірку з підкладкою з оксиду індію-олова (ITO), шаром транспорту електронів з бакмінстерфуллерену (C60), пасивуючим шаром, поглиначем перовскіту, самозбірним моношаром, проміжним шаром на основі ITO і мікрокристалічного оксиду кремнію (μc-SiOx). Потім була виготовлена нижня комірка з шаром аморфного кремнію, легованого n-металом (a-n:Si), декількома шарами кремнію, обробленими різними методами, і нижнім контактом, виготовленим з ITO і срібла (Ag).
“Пасивуючий шар був введений між шаром C60 і шаром перовскіту, а товщина пластини c-Si і верхнього шару ITO була зменшена в цій роботі”, – пояснили в компанії. “Після нанесення пасиваційного шару, C60 послідовно випаровувався на плівку перовскіту”.
Тандемний пристрій досяг ефективності перетворення енергії 29,2%, напруги холостого ходу 1,929 В, густини струму короткого замикання 19,5 мА см-2 і коефіцієнта заповнення 77,55%. Результат, підтверджений Fraunhofer ISE Callab, покращує ефективність на 28,3%, якої раніше досягла компанія Kaneka для пристрою з такою ж архітектурою, з основними відмінностями в пасиваційному шарі та товщині пластини.
“Це найвища сертифікована ефективність перетворення енергії 2Т перовскіт-кремнієвого тандему сонячних елементів з використанням підкладки CZ, наскільки нам відомо”, – заявили в компанії, зазначивши, що в даний час вони розглядають можливість переходу на чотириконтактні (T4).
Компанія представила новий елемент у статті “Високоефективні перовскітні/гетероперехідні кристалічні кремнієві тандемні сонячні елементи: на шляху до промислових елементів і модулів”, яка нещодавно була опублікована в Японському журналі прикладної фізики.
У минулому компанія Kanela розробила другий за ефективністю сонячний елемент на основі кристалічного кремнію – 26,63% ефективний сонячний елемент на основі кристалічного кремнію з гетеропереходом і технологією зворотного контакту.