24,9 процента! Новая ячейка с титанатом кальция-СНГ установила рекорд эффективности

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) в Германии разработали многослойный солнечный элемент на основе халькогенида, а также тонких пленок меди/индия/селена (CIS).

Ячейка описывается как первая в своем роде фотогальваническая ячейка с эффективностью, близкой к 25 процентам. Новый фотоэлектрический элемент имеет квалифицированный КПД 23,5% и максимальный КПД 24,9%.

Эффективность подтверждена Fraunhofer ISE (Институт систем солнечной энергии Фраунгофера).

Ученые использовали CIS с шириной запрещенной зоны примерно 1,03 эВ и небольшим количеством галлия, а также трикатионный халькогенид с шириной запрещенной зоны примерно 1,59 эВ, используя антиотражающее покрытие (ARC) для усиления связи света и увеличить общий фототок. Ячейка имеет эффективность преобразования энергии 24,9 процента, напряжение холостого хода 1,57 В, ток короткого замыкания 21,1 мА и дисперсию заполнения 75,2 процента. Верхняя и нижняя ячейки имеют легированный фототок 20,4 мА и 20,7 мА соответственно.

В сентябре 2020 года новый многослойный элемент CIGS из титанита кальция из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии достиг мирового рекорда эффективности в 24,16 процента, что было официально сертифицировано лабораторией CalLab Института систем солнечной энергии Фраунгофера (ISE).

Сложенные ячейки объединяют два разных полупроводника, которые преобразуют разные части спектра в электрическую энергию.

Фотогальванические элементы, состоящие из меди, индия, галлия и селена, могут быть нанесены в виде тонких пленок общей толщиной всего {{0}} микрон. Слой халькогенида еще тоньше, всего 0,5 мкм. Таким образом, новые многослойные солнечные элементы, изготовленные из CIGS и халькогенида, имеют толщину значительно менее 5 микрон и могут использоваться для производства гибких солнечных модулей.