Ученые из Центрального университета Джаркханда в Индии смоделировали новый двухполюсный тандемный солнечный элемент, полностью состоящий из перовскита. Сообщается, что его эффективность на 13% выше, чем у аналогичных устройств с теми же материалами на исследовательском уровне.
«Эта технология может быть непосредственно перенесена в реальное производство», — сказал исследователь Басудев Прадхан журналу pv. «Немногие солнечные компании уже производят тандемные солнечные элементы из перовскита и кремния, которые находятся на грани коммерциализации. Мы считаем, что все перовскитные тандемные солнечные элементы также могут производиться на коммерческой основе, не сильно завися от дорогостоящих кремниевых пластин».
Исследователи использовали программное обеспечение для измерения емкости солнечных элементов SCAPS-1D, которое является инструментом моделирования тонкопленочных солнечных элементов, разработанным Гентским университетом в Бельгии.
«С помощью этого программного обеспечения можно настраивать различные типы солнечных элементов, варьируя до семи слоев, для которых моделирование выполняется как в условиях темноты, так и в условиях освещения солнечного спектра AM 1.5G 1», — сказали они.
Чтобы сделать моделирование более реалистичным, они также учитывали объемные дефекты во всех слоях и дефекты интерфейса между слоями. Они построили ячейку с верхней перовскитной ячейкой с шириной запрещенной зоны 1,75 эВ и нижней перовскитной ячейкой с шириной запрещенной зоны 1,25 эВ.
Верхняя ячейка состоит из подложки из оксида индия и олова (ITO), слоя переноса дырок (HTL) на основе оксида меди (I) (Cu2O), слоя перовскита, буферного слоя батокупроина (BCP) и олова (IV). оксидный (SnO2) буферный слой. Нижняя ячейка состоит из подложки ITO, материала для переноса дырок (HTM) на основе PEDOT:PSS, материала перовскита, акцептора электронов из метилового эфира фенил-C61-масляной кислоты (PCBM), буферного слоя SnO2 и металлический контакт из серебра (Ag).
При моделировании в стандартных условиях освещения верхняя ячейка показала КПД 12,37%, напряжение холостого хода 0,806 В, ток короткого замыкания 18,30 мА/см2 и коэффициент заполнения 83,91%. Нижняя ячейка достигла КПД 19,93 %, в результате чего общее тандемное устройство достигло 32,3 %. По словам ученых, это сопоставимо с эффективностью 23,72%, достигнутой в аналогичных устройствах, построенных из тех же материалов на исследовательском уровне. Тандемная ячейка также имеет напряжение холостого хода 2,047 В, ток короткого замыкания 18,30 мА/см2 и коэффициент заполнения 86,23%.
«Эта работа по моделированию дает представление о количественной оценке ограничений параметров PV и понимании взаимозависимости одного от другого в отношении производительности устройства», — пояснили ученые. «Это также помогает найти оптимизированное значение различной толщины слоя устройства вместе с комбинацией ETL-HTL и ее связью с производительностью устройства».
«Пока мы не сделали точную оценку стоимости солнечной батареи, — сказал Прадхан. «Но LCOE для перовскитовых модулей, созданных с использованием этой технологии ячеек, определенно ниже, чем у нынешних основных модулей на основе кристаллического кремния».
Исследовательская группа представила технологию солнечных элементов в «Тандемном солнечном элементе с двумя выводами из перовскита с эффективностью 32,3% с помощью численного моделирования», который был недавно опубликован в Materials Today Sustainability.
«Эта работа обеспечивает новое направление для экспериментальной реализации с более высокой эффективностью преобразования энергии и устанавливает новый путь к разработке тандемных солнечных элементов, полностью состоящих из перовскитов», — заключила группа.
Прочитано 1042 раз(а)