Учёные из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии совместно с компанией UtmoLight добились того, что перовскитный солнечный элемент размером 30 см × 30 см с апертурной площадью 676 кв. см показал эффективность преобразования энергии 23,5%, что на 0,6 процентного пункта выше предыдущего базового показателя и является мировым рекордом эффективности преобразования для крупноформатных перовскитных солнечных элементов.
Этот мировой рекорд показывает, что технология перовскитных солнечных элементов способна сохранять высокую эффективность даже при увеличении площади по сравнению с лабораторными элементами (обычно площадью около 1 кв. см), что подчёркивает её потенциал для масштабного производства и широкого применения в солнечных модулях. Более того, последнее достижение — это не просто обновление рекорда эффективности, а демонстрация того, что используемые в исследовании материалы и устройства могут перейти от лабораторных элементов к промышленному применению.
Перовскит широко рассматривается как перспективный материал для солнечных элементов следующего поколения. Он способен эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество и при этом имеет перспективы низкозатратного производства. Одним из многообещающих направлений исследований является его объединение с традиционными кремниевыми элементами в тандемные солнечные элементы. Оба материала используют различные участки солнечного спектра, совместно превращая больше солнечного света в электричество. В будущем перовскит может всё чаще использоваться в качестве дополнительного слоя поверх существующих кремниевых элементов, что позволит производителям увеличивать выработку электроэнергии без пропорционального увеличения площади.
Однако перовскит пока с трудом подходит для широкого применения в фотовольтаике. При воздействии влаги, тепла и длительного солнечного облучения он деградирует, что создаёт серьёзные проблемы для долгосрочной стабильности, долговечности и надёжного крупномасштабного производства. Кроме того, чем больше перовскитный модуль, тем сложнее точно контролировать на большой площади его однородность, кристаллизацию и дефекты, а также электрические соединения; масштабирование от лабораторных образцов — это череда труднопреодолимых препятствий.
Кроме того, в традиционных перовскитных солнечных элементах обычно используется слой оксида никеля для предотвращения короткого замыкания. Но оксид никеля также вступает в нежелательные реакции с перовскитом, создавая скрытые угрозы нестабильности.
В новейшем исследовании команда за счёт инноваций в материалах и иного подхода к изготовлению элементов отказалась от слоя оксида никеля, что не только упростило процесс, но и повысило эффективность преобразования энергии полученных элементов.
В ближайшие месяцы команда планирует изготовить полноразмерный модуль площадью 2,8 кв. м — именно такого размера бывают коммерческие фотоэлектрические модули, — а также перейти к тестированию эффективности в более крупном масштабе для дальнейшей проверки результатов. Они ожидают, что более крупные перовскитные элементы смогут достичь эффективности от 18% до 19%, однако для широкого распространения этой технологии по-прежнему необходимо продолжать работу над эффективностью, воспроизводимостью и долгосрочной стабильностью.