КПД перовскитных солнечных элементов до 31% увеличит рециклинг фотонов - «Новости Электроники»

Ученые из Технического университета Дрездена (IAPP) в сотрудничестве с коллегами из Сеульского национального университета (SNU) и Корейского университета (KU) продемонстрировали роль повторного использования фотонов (известного как «рециркуляция фотонов») и эффекты светорассеяния в перовскитных фотоэлементах, что открывает дорогу к высокоэффективному преобразованию солнечной энергии. Исследование было опубликовано в известном журнале Science Advances.

Металлогалогенидные перовскиты привлекают большое внимание ученых как полупроводники нового поколения для преобразования солнечной энергии. С момента первой демонстрации КПД 3,8% в 2009 году их эффективность быстро возросла, и современные фотоэлементы на основе перовскита демонстрируют эффективность более 25%, что близко к лучшим показателям кремниевых фотоэлементов.

Такой стремительный рост КПД поднимает вопрос о том, смогут ли перовскитные солнечные элементы достичь верхнего (термодинамического) предела фотоэлектрической эффективности, который, как известно, составляет 34% в однопереходных полупроводниках. При этом известно, что в теории солнечный элемент должен быть не только хорошим поглотителем света, но и хорошим излучателем.

Когда фотон излучается внутри повторно поглощающих полупроводников, таких как перовскиты, он может повторно поглощаться самим излучателем и генерировать новый фотон посредством фотолюминесценции. Такой процесс рекурсивного повторного поглощения и повторного излучения фотонов называется рециркуляцией фотонов.

Хотя это явление было ранее продемонстрировано несколькими исследовательскими группами, его практический вклад в эффективность перовскитных солнечных элементов вызывает широкие споры. На основе устройств, подготовленных группами в SNU и KU, исследователи IAPP обнаружили, что рециркуляция фотонов и эффекты рассеяния света значительно улучшают эффективность излучения света примерно в 5 раз, значительно улучшая фотонапряжение перовскитных солнечных элементов.

Новая научная работа раскрывает практические преимущества повторного использования фотонов в перовскитных солнечных элементах.

Ученые смогли доказать, что вклад рециркуляции фотонов, наряду с подавлением различных оптоэлектрических потерь, приведет к дальнейшему повышению производительности. Показано, что при использовании этого свойства верхний предел эффективности перовскитных фотоэлементов увеличивается с 29,2% до 31,3%.

Источник: tu-dresden.de