У современных кремниевых солнечных панелей есть максимальный КПД, выведенный теоретически и определенный физическими свойствами материала — не больше 29,3%. Исследователи из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца утверждают, что обошли это ограничение.
В панелях нового типа немецкие ученые добавили в структуру стандартных кремниевых пластин дополнительные слои органических молекул. Это дополнение позволяет запустить квантовый процесс, известный как синглетное деление. В итоге отдельный диапазон волн — синие и зеленые фотоны — приводят к генерации тока, который вдвое сильнее, чем обычно. В стандартных установках волны этой длины почти не участвуют в токообразовании.
В ходе эксперимента на кремний наносился слой синглетно делящихся кристаллов тетрацена толщиной 100 нанометров. Детальное изучение показало, что слой тетрацена поглощает высокоэнергетическую часть сине-зеленого спектра. Волны с меньшей энергией принимает на себя кремний. Технология уже показала работоспособность и команда собирается дальше работать над ее эффективностью.
После первых экспериментов и спектроскопических исследований специалисты пришли к выводу, что КПД может быть увеличен до 40%.
Тем временем их коллеги со всего мира участвуют в гонке по повышению КПД на практике. И для этого не всегда используется кремний. Например, недавно другая команда из Германии представила тонкопленочный двуслойный солнечный элемент, состоящий из перовскита и селенида меди-индия-галлия. КПД такого тандема составил рекордные 24,6%. До них российские исследователи отчитались об определенных успехах.
Другие специалисты пытаются менять устройство панелей и заставляют собирать их не только прямой солнечный свет, но и отраженный от земли. Над этим работала группа из Египта и Пакистана. Команда собрала установку, которая на пиках показывала КПД в 36%.
