Немецкие ученые из Института исследований солнечной энергии в Хамельне (ISFH) и Ганноверского университета имени Готфрида Вильгельма Лейбница продемонстрировали производство кристаллического кремниевого солнечного элемента на пластинчатом материале p-типа с подтвержденной эффективностью 26,1%. Это новый мировой рекорд для кремниевого солнечного элемента.
Коммерческие солнечные панели в настоящее время работают с КПД около 20%.
Богатый кислородом слой кремния зажали между солнечным элементом и его металлическим контактом, что и позволило повысить эффективность преобразования солнечного света в электричество.
В последнее время ученые заинтересовались пассивированными контактами, отметил доктор Бюнгсул Мин из ISFH. Эта технология позволила его лаборатории установить новую рекордную эффективность.
Пассивированные контакты состоят из двух тонких слоев окисленного и кристаллизованного кремния, зажатого между солнечным элементом и его металлическим контактом. Вместе эти слои восстанавливаются разорванные атомные связи на поверхности кремния и уменьшают риск попадания в него электрических зарядов, когда они вытекают из солнечного элемента.
Проект был разработан в 2013 году ISFH и Фраунгоферовским институтом систем солнечной энергетики ISE.
Тем не менее, доктор Мин отметил, что лишь немногие производители использовали пассивированные контакты в промышленности. В рамках проекта под названием DISC он сейчас координирует работу с научно-исследовательскими институтами и производителями оборудования в Европе, чтобы упростить дизайн для массового изготовления.
Создание солнечных батарей с пассивироваными контактами требовало дорогостоящих материалов и сложных лабораторных методов, избавившись от которых консорциум DISC рассчитывает снизить производственные затраты на технологию.
ISFH уже заменил дорогой и высокопроводящий индиясодержащий слой, который осаждается на поверхности элемента, чтобы лучше собирать электрические заряды из пассивированного контакта. Благодаря тонкой настройке давления и температурных условий во время производства доктор Мин теперь может сформировать цинкосодержащий слой, который обладает сопоставимыми физическими свойствами при использовании широко распространенных материалов.
Поставщик голландского оборудования Meco заменил сложные литографические этапы с помощью методов нанесения покрытий, которые могут металлизировать электрические контакты пассивированных контактных солнечных элементов с пропускной способностью, достаточно высокой для заводских сборочных линий.
За прошедший год образцы DISC появились по всей Франции, Германии, Швейцарии и Нидерландам, поскольку партнеры играют свою роль в международной линии поставок. Каждая лаборатория добавляет слой кремния или другие материалы, на которых он специализируется, постепенно наращивая стек полупроводников в функционирующий солнечный элемент.
— В августе этого года мы завершили разработку наших первых солнечных батарей с промышленными размерами. Они уже достигли эффективности преобразования энергии выше 21%, — отметил доктор Мин.
В течение следующего года доктор Мин ожидает, что тонкая настройка слоев этих фабричных устройств поможет повысить их производительность.
Ранее в этом году ISE выпустил солнечную батарею, которая достигла ошеломляющей эффективности на 33%.