Сотрудники Университета Сучжоу совместно с учеными центрального научно-исследовательского института LONGi представили тандемный солнечный элемент на основе перовскита и кремния, демонстрирующий эффективность преобразования в 34%.

Тандемные солнечные элементы сочетают верхний слой из перовскита с традиционной кремниевой подложкой. Этот дизайн позволяет более эффективно улавливать солнечный спектр и генерировать больше энергии; однако прогресс в повышении эффективности ограничен сложностями на границе между этими двумя материалами. На текстурированной поверхности кремния затруднительно создать однородный слой перовскита, а на стыке материалов происходит потеря части носителей заряда.

В предшествующих исследованиях для решения этой задачи предлагалось использование дополнительного изолирующего слоя. Хотя он и снижает потери заряда, он же препятствует его перемещению. Китайские исследователи предложили альтернативный метод: вместо сплошного изолятора использовать отдельные наночастицы диоксида циркония ZrO₂.

Наночастицы размещаются между проводящим оксидом и молекулярным монослоем, модифицируя поверхностные характеристики материала. Это способствует более равномерному распределению жидкого раствора перовскита и формированию плотной пленки без дефектов. В результате образуются более крупные кристаллические зерна, что положительно сказывается на качестве перовскитного слоя.

В результате проведенной обработки наблюдалось значительное увеличение среднего времени жизни носителей заряда – показатель приблизился к двукратному росту, перейдя с отметки в 1,46 до 2,81 микросекунды. Наиболее эффективный прототип продемонстрировал коэффициент полезного действия на уровне 34%.

Отдельно была проведена оценка долговечности созданной конструкции. Герметичные солнечные элементы подвергались воздействию искусственного солнечного света при обычной комнатной температуре в течение 2000 часов, непрерывно работая в таких условиях. По завершении этого испытания было зафиксировано сохранение 84% первоначальной эффективности.