Тандемний сонячний елемент: рекордна ефективність 34,85 %

Компанія Longi досягла найвищого на сьогодні показника ефективності для двотермінального тандемного елемента на основі перовськіту та кремнію — 34,85 %. Результат підтверджено Національною лабораторією відновлюваної енергії США (NREL)

Зображення двотермінального тандемного елемента на основі перовськіту та кремнію — 34,85 %

Китайський виробник Longi офіційно оголосив про досягнення ефективності 34,85 % для двотермінального тандемного сонячного елемента на основі перовськіту та кремнію. Результат був підтверджений Національною лабораторією відновлюваної енергії США (NREL) — авторитетною науково-дослідною установою, яка здійснює незалежну сертифікацію фотоелектричних характеристик.

Це наразі найвищий показник, зафіксований для тандемного сонячного елемента з двотермінальним з’єднанням (2T), що працює за схемою перовськіт/кремній. Попередній рекорд (34,6 %) також належав Longi й був зафіксований у вересні 2024 року.

Технічна структура: що зроблено інакше

Комірка реалізована за принципом тандемного з’єднання двох фотоактивних шарів із різною шириною забороненої зони (bandgap). Верхній шар — перовськітовий — поглинає короткохвильову частину спектра, тоді як кремнієвий нижній шар працює з довгохвильовим випромінюванням. Обидва шари електрично поєднані послідовно.

Інтерфейсна пасивація: ключ до підвищеної ефективності

Для зменшення міжшарових рекомбінацій використано двошарову стратегію пасивації:

LiF (фторид літію) формує надтонкий шар, що блокує дірки і сприяє транспорту електронів. Занадто товстий шар призводить до резистивних втрат.
EDAI (етилендіамоній дііодид) хімічно пасивує мікроділянки, не покриті LiF, створюючи локалізовані контактні зони, які підвищують ефективність витягання носіїв заряду.

Ці рішення забезпечили такі параметри:

Відкрита напруга (Voc): 1,97 В;
Коефіцієнт заповнення (fill factor): 83,0 %;
Загальна ефективність (PCE): 34,85 %.

Оптичне вдосконалення: асиметричне текстурування

Кремнієва підкладка має асиметричну текстуру поверхні:

Фронтальна сторона: дрібна текстура, що полегшує рівномірне нанесення розчину перовськіту.
Тильна сторона: стандартна текстура великої зернистості, яка покращує інфрачервоне поглинання та пасивацію.

Основа комірки — кремнієвий гетероперехід (HJT) — є платформою, сумісною з наявними виробничими процесами, що важливо для подальшої індустріалізації.

Проблематика та обмеження

Попри рекордну ефективність, тандемні перовськіт-кремнієві комірки мають низку викликів:

Термостійкість та стабільність: перовськіти схильні до деградації під впливом вологи, ультрафіолету та температурних коливань.
Довговічність: вимагає підтвердження на основі довгострокових кліматичних випробувань.
Масштабованість: збереження ефективності на площах понад 100×100 мм залишається технологічно складним.

Контекст та значення

Показник у 34,85 % перевищує межу Шоклі—Квайсера (33,7 %) для одношарових фотоелементів, демонструючи практичну реалізацію переваг тандемних структур. Потенційне застосування: