Команда изготовила тандемный солнечный элемент с эффективностью преобразования энергии более 20%

Важные новости

Команда изготавливает тандемный солнечный элемент с эффективность преобразования энергии более 20%

Демонстрация экспериментального тандемного солнечного элемента, состоящего из селенида сурьмы и широкозонного перовскита в качестве поглощающих материалов для нижней и верхней субэлементов. Устройство достигает эффективности преобразования энергии более 20% за счет оптимизации прозрачного электрода верхней ячейки и процесса подготовки нижней ячейки. Фото: Энергетические материалы и устройства, Издательство Университета Цинхуа

Исследовательская группа впервые продемонстрировала тандемный солнечный элемент для проверки концепции, использующий селенид сурьмы в качестве материала нижней ячейки и широкозонный органо-неорганический гибридный перовскитный материал в качестве материала верхней ячейки. Устройство достигло эффективности преобразования энергии более 20%. Это исследование показывает, что селенид сурьмы имеет большой потенциал для применения в нижних элементах.

Результат исследования опубликован в журнале Energy Materials and Devices 4 марта 2024 года.

< р>Фотоэлектрическая технология, которая использует солнечный свет и преобразует его в электричество, популярна, поскольку обеспечивает чистый, возобновляемый источник энергии. Ученые продолжают работать над повышением эффективности преобразования энергии или показателя эффективности солнечных элементов. Они достигли эффективности преобразования энергии более 20% в обычных однопереходных солнечных элементах.

Для достижения энергоэффективности выше предела Шокли-Кейсера в однопереходных солнечных элементах потребуются гораздо большие затраты. Однако предел Шокли-Кейсера для однопереходных солнечных элементов можно преодолеть за счет изготовления тандемных солнечных элементов. Используя тандемные солнечные элементы, исследователи могут добиться более высокой энергоэффективности, укладывая материалы солнечных элементов друг на друга.

Исследовательская группа работала над созданием тандемных солнечных элементов, используя полупроводник под названием селенид сурьмы. Предыдущие исследования селенида сурьмы были сосредоточены в основном на применении в однопереходных солнечных элементах. Но исследовательская группа знала, что с точки зрения запрещенной зоны этот полупроводник может оказаться подходящим материалом для нижней части тандемных солнечных элементов.

«Селенид сурьмы является подходящим материалом для нижнего элемента для тандемных солнечных элементов. Однако из-за редкости сообщений о тандемных солнечных элементах, использующих его в качестве нижнего элемента, его применению уделялось мало внимания. Мы собрали тандемный солнечный элемент с высокой конверсией. эффективность использования его в качестве нижней ячейки для демонстрации потенциала этого материала», — сказал Тао Чен, профессор материаловедения и инженерии в Университете науки и технологий Китая.

Тандемные солнечные элементы способны лучше поглощать солнечный свет, чем солнечные элементы с одним переходом, в которых используется один слой полупроводникового материала. Тандемные солнечные элементы преобразуют большую часть солнечного света в электричество, поэтому они более энергоэффективны, чем солнечные элементы с одним переходом.

Команда изготовила тандемные солнечные элементы из перовскита и селенида сурьмы, которые имеют прозрачный проводящий электрод для оптимизации спектрального отклика. Им удалось регулировать толщину прозрачного электродного слоя верхней ячейки, чтобы получить высокий КПД, превышающий 17%. Они оптимизировали нижнюю ячейку из селенида сурьмы, введя двойной слой переноса электронов, и достигли эффективности преобразования энергии 7,58%.

Когда они механически собрали верхнюю и нижнюю ячейки, чтобы создать четырехполюсный тандемный солнечный элемент, эффективность преобразования мощности превысила 20,58%, что выше, чем у независимых субэлементов. Их тандемный солнечный элемент демонстрирует превосходную стабильность благодаря нетоксичным элементам состава.

«Эта работа обеспечивает новую структуру тандемного устройства и демонстрирует, что селенид сурьмы является многообещающим поглотительным материалом для применения в нижних элементах тандемных солнечных элементов», — сказал Чен.

Заглядывая в будущее, команда надеется работать над более интегрированный двухконтактный тандемный солнечный элемент и дальнейшее улучшение производительности устройства. Чен добавил: «Высокая стабильность селенида сурьмы обеспечивает большое удобство при изготовлении двухполюсного тандемного солнечного элемента, а это означает, что он может дать хорошие результаты в сочетании с довольно большим количеством различных типов материалов верхнего элемента элемента».

В исследовательскую группу входят Чжиюань Цай, Хуэйлин Цай, Юэхао Гу, Жунфэн Тан, Чанфэй Чжу и Тао Чен из Китайского университета науки и технологий, а также Цзя Сунь и Пайфэн Луо из Технологического университета Хэфэй.

p>

Дополнительная информация: Чжиюань Цай и др., Sb2Se3 как материал нижней ячейки для эффективных тандемных солнечных элементов перовскит/Sb 2Se 3, Энергетические материалы и устройства (2024 г.). DOI: 10.26599/EMD.2024.9370027 Предоставлено издательством Университета Цинхуа.

Новости сегодня

Последние новости