Согласно последнему номеру журнала Science, международная фотоэлектрическая научно-исследовательская группа добилась важного прогресса в процессе индустриализации солнечных элементов из перовскит-кремниевых слоев. Впервые они добились высококачественной пассивационной обработки перовскитной верхней батареи на текстурированной структуре кремниевой нижней батареи, которая является основной в промышленности, и повысили эффективность фотоэлектрического преобразования батареи до 33,1%. Ожидается, что этот результат подтолкнет слоистые батареи от лаборатории к массовому производству.

Поскольку эффективность фотоэлектрического преобразования кремниевых солнечных элементов постепенно приближается к своему теоретическому пределу (29,4%), перовскит-кремниевые слоистые солнечные элементы считаются важной технологией следующего поколения в области фотоэлектрики. Однако для реализации индустриализации солнечных элементов с перовскит-кремниевым слоем необходимо преодолеть новые технические проблемы на основе использования существующих технологий кремниевых элементов. Нижний слой кремниевых батарей обычно имеет большую пирамидальную текстуру для увеличения площади поверхности и повышения эффективности, но эта структура также чрезвычайно усложняет осаждение и пассивацию поверхности перовскитных пленок. Ранее научное сообщество не достигло качественной пассивационной обработки на таких сложных структурах.

На этот раз команда, состоящая из Университета науки и техники имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии, Университета Фрайбурга в Германии и Института солнечных энергетических систем имени Фраунгофера, нанесла 1,3-диаминопропандигидидидрид на неровную поверхность перовскита, добившись отличного эффекта пассивации. Эксперименты показывают, что эффективность фотоэлектрического преобразования обработанной ламинированной ячейки достигает 33,1%, а напряжение разомкнутой цепи достигает 2,01 вольт.

Было установлено, что пассивация не только улучшает поверхность верхней батареи, но и влияет на весь перовскитный слой, что повышает электропроводность и коэффициент заполнения. Это улучшение обусловлено эффектом глубокого поля, вызванным пассивацией. В кремниевых солнечных элементах пассивация происходит только в области, близкой к поверхности, в то время как в перовскитных солнечных элементах поверхностная обработка влияет на весь поглощающий слой, тем самым повышая его общие характеристики. Это открытие улучшило понимание внутреннего механизма фотоэлектрического преобразования верхней ячейки, позволяя ученым и далее разрабатывать более эффективные сложенные солнечные элементы.

Команда отметила, что пассивация поверхности является ключом к повышению эффективности и стабильности кремниевых элементов, и сегодня также был достигнут прорыв в слоенных элементах, что имеет большое значение для перспектив фотоэлектрической промышленности и, как ожидается, ускорит процесс коммерциализации нового поколения высокоэффективных солнечных элементов.