Прорыв в области солнечных батарей достиг эффективности 33%

Международная команда исследователей добилась прорыва в технологии тандемных солнечных элементов из перовскита и кремния, продемонстрировав эффективные методы пассивации, которые могут ускорить коммерческое внедрение этой фотогальванической технологии нового поколения. Работа, опубликованная в журнале Science 4 сентября 2025 года, показывает, как обработка поверхности может повысить эффективность и при этом сделать элементы совместимыми с промышленными стандартами производства.

Как пишет Тech Хplore, ученые из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST), Университета Фрайбурга и Института солнечных энергетических систем Фраунгофера успешно осуществили пассивацию верхних перовскитных ячеек в сочетании с текстурированными кремниевыми нижними ячейками с крупными пирамидальными структурами — современным отраслевым стандартом. Их пассивированные тандемные солнечные элементы достигли коэффициента преобразования до 33,1 процента с напряжением холостого хода 2,01 вольта.

Решение проблем промышленного производства

Этот прорыв решает критическую проблему на пути к коммерциализации. Стандартные кремниевые солнечные элементы используют текстурированные поверхности с пирамидальными структурами для увеличения площади и повышения эффективности, но такая текстуризация усложняет нанесение высококачественных слоев перовскита. Предыдущие успешные попытки пассивации в основном ограничивались архитектурами с плоской лицевой стороной, что ограничивало промышленное применение.

«До сих пор эффективную пассивацию не удалось полностью реализовать на текстурированных тандемных солнечных элементах перовскит-кремний; предыдущие успехи в основном касались архитектур с плоской лицевой стороной», — сказал доктор Усамма Эр-Раджи, ведущий автор и научный сотрудник института Fraunhofer ISE. Исследователи достигли этого прорыва, нанеся на неровную поверхность перовскита 1,3-диаминопропан дигидроиодид.

Уникальные свойства пассивации перовскита

Исследование показало, что пассивация перовскита отличается от пассивации кремниевых солнечных элементов важным образом. Если пассивация кремния влияет только на поверхностные слои, то обработка перовскита затрагивает весь слой поглотителя, улучшая объемные свойства по всей толщине. Этот выраженный объемный эффект пассивации повышает электропроводность и коэффициент заполнения ячеек.

«Это понимание создает прочную основу для всех будущих исследований в этой области», — сказал профессор Стефан Де Вольф из KAUST. «Оно углубляет наше представление о процессах, происходящих в верхнем элементе при преобразовании света в электричество, позволяя ученым использовать эти знания для разработки более совершенных тандемных солнечных элементов».