Група китайски изследователи от Института по химия към Китайската академия на науките разработи подобрени тандемни слънчеви клетки от следващо поколение, базирани на перовскитно-органични съединения.

По време на тестовете, новата слънчева клетка демонстрира рекордна ефективност на преобразуване на енергия в стационарно състояние от 28,04% (с пикова ефективност от 28,80%). Освен това, разработката демонстрира висока дълготрайност, запазвайки 90% от първоначалната си ефективност след 625 часа непрекъснато облъчване в съответствие със стандартния протокол за тестване ISOS-L-1.

За разлика от стандартните силициеви слънчеви панели, които са тежки и скъпи за производство, новите тандемни клетки имат многослойна сандвич-подобна структура. Всеки слой в тази система е оптимизиран да абсорбира специфични дължини на вълните от слънчевия спектър, което позволява на устройството да улавя светлината много по-ефективно от традиционните си силициеви аналози.

Структурната нестабилност отдавна е основният проблем с широколентовите перовскити, използвани в такива клетки. По-специално, високото съдържание на бром води до неравномерно химическо смесване по време на производството и до разделяне на елементите под въздействието на светлина. За да стабилизират материала, китайските химици въведоха специална светлочувствителна добавка – TDB. Първоначално тя забавя освобождаването на бром по време на кристализацията, осигурявайки равномерно разпределение на веществата по време на термична обработка. Впоследствие, под въздействието на слънчева светлина, добавката променя молекулярната си структура, свързвайки се здраво с границите на перовскитните зърна и предотвратявайки появата на дефекти.

Благодарение на модификацията, една единствена слънчева клетка постигна ефективност от 20,01% при високо напрежение на отворена верига от 1,42 волта. Когато впоследствие е комбинирана с органичен долен слой в единна монолитна система, общата сертифицирана ефективност се стабилизира на 28,04%.

Такива тънкослойни елементи могат да бъдат отпечатани с нискотемпературни мастила върху гъвкава пластмаса. Тази особеност отваря широк спектър от възможности за ежедневни приложения: стъклени фасади на небостъргачи, умни дрехи и преносимо оборудване за къмпинг биха могли да се превърнат в активни източници на чиста енергия. И благодарение на минималното си тегло и високото съотношение мощност-тегло, тази разработка е изключително обещаваща за използване в космическите спътници и по време на мисии за изследване на дълги разстояния.

Подобни технологии се разработват и в Европа: немски учени от Центъра Хелмхолц в Берлин и Хумболтовия университет в Берлин наскоро постигнаха ефективност на преобразуване на слънчевата енергия от 25,5%, използвайки собствена тандемна батерия, публикувайки резултатите си в списание Nature.