Немецкие учёные установили мировой рекорд эффективности нового поколения солнечных элементов

Исследователи Центра имени Гельмгольца в Берлине (HZB) и Центра материаловедения Берлинского университета имени Гумбольдта разработали тандемный солнечный элемент нового поколения с рекордным коэффициентом полезного действия 25,5%. Результат официально подтверждён и включён в международные таблицы эффективности солнечных элементов (Solar Cell Efficiency Tables), публикуемые в журнале Joule.

Новый рекорд установлен для тандемной конструкции, сочетающей два полупроводниковых материала — тонкоплёночный CIGS (медь-индий-галлий-селенид) и перовскит. Такая архитектура позволяет более эффективно использовать различные участки солнечного спектра и получать больше электроэнергии по сравнению с традиционными кремниевыми солнечными батареями.

Предыдущий мировой рекорд для солнечных элементов такого типа составлял 24,6%. Новая разработка позволила повысить эффективность преобразования солнечного света до 25,5% на элементе площадью более одного квадратного сантиметра, что считается важным критерием для оценки перспектив промышленного применения.

Для достижения нового результата исследователи оптимизировали сразу несколько компонентов конструкции, включая транспортные слои для переноса электронов и дырок, толщину функциональных покрытий и межслойные интерфейсы. Это позволило снизить внутренние потери энергии и одновременно повысить стабильность работы элемента.

Параллельно в рамках европейского проекта SOLMATES разработчики изготовили мини-модуль площадью 2,25 см², который продемонстрировал эффективность 19,7%. По словам авторов работы, это важный шаг на пути от лабораторных образцов к промышленным солнечным панелям.

При этом исследователи считают, что потенциал технологии ещё далеко не исчерпан. В ходе внутренних испытаний аналогичные конструкции уже демонстрировали эффективность около 27,5%, что позволяет рассчитывать на дальнейшее повышение характеристик.

Развитие тандемных солнечных элементов рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений современной фотоэлектрики. Повышение эффективности солнечных панелей позволяет получать больше электроэнергии с той же площади, снижая потребность в материалах, земле и затраты на производство электроэнергии, что делает солнечную энергетику ещё более конкурентоспособной.