Специалисты НИТУ МИСИС в составе международного коллектива ученых предложили инновационную методику ионно-лучевого напыления электродов на перовскитные солнечные батареи. Она позволяет получить полупрозрачное покрытие из оксида индия-олова с нужными свойствами, не повреждая другие слои панели. Благодаря этому исследователи увеличили КПД с 3,12% — значения, характерного для солнечных элементов после традиционной обработки — до 12,65%.
В современной промышленности для создания новых видов солнечных батарей, которые могут не только генерировать электричество, но и пропускать свет, используется оксид индия-олова. Его наносят на перовскитные солнечные элементы методом магнетронного напыления. Однако образованное таким способом покрытие обладает множеством дефектов, что приводит к увеличению контактного сопротивления и, как следствие, низкой эффективности солнечных элементов. Для решения этой задачи ученые НИТУ МИСИС предложили альтернативный подход к напылению электродов, который заключается в использовании сфокусированного пучка ионов, в противопоставление устоявшейся «бомбардировке» частицами, для более контролируемого переноса материала на поверхность солнечной панели. Результаты испытаний опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells (Q1).
«Наша разработка поможет создавать два типа солнечных элементов — полупрозрачных, которые можно встраивать в окна домов, и тандемных. Полупрозрачные элементы, помимо генерации электричества, способны пропускать видимый свет. Это свойство позволит архитекторам и дизайнерам встраивать солнечные элементы в окна, фасады и другие конструкции самыми разными способами», — рассказал инженер лаборатории перспективной солнечной энергетики НИТУ МИСИС Лев Лучников.
Преимущество ионно-лучевого напыления также заключается в более низкой себестоимости, тогда как другие методы нанесения оксида индия-олова на солнечные элементы в среднем требуют больше материалов и времени для изготовления, что нецелесообразно с точки зрения промышленного производства.
«В дальнейшем мы продолжим работу над тандемными солнечными элементами на основе перовскита и кремния. Они обладают многослойной фотовольтаической структурой, в которой два или более фотоактивных материала соединены последовательно, чтобы использовать солнечный свет с большей эффективностью за счет увеличения спектральной ширины поглощения излучения», — добавил Лев Лучников.
Исследование выполнено в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Материалы будущего» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030» (грант № К2-2022-011).
