У 100 разів вигідніше. Вчені розробили тандемні сонячні елементи без використання дорогого індію.

Розробку, опубліковану в журналі Science, вдалося створити завдяки заміні оксиду на основі індію на оксид олова -- матеріал, який коштує лише 1% від ціни індію, і при цьому не поступається за ефективністю.

Тандемні сонячні елементи вважають наступним поколінням фотовольтаїки -- вони поєднують кілька шарів, що вловлюють різні частини сонячного спектра, і завдяки цьому дають вищу ефективність за традиційні панелі. Але масштабувати їх виробництво заважала залежність від індію -- рідкісного металу, запаси якого обмежені.

Юань Чен, професор з Університету Монаша в Сучжоу та факультету матеріалознавства й інженерії цього університету, охарактеризував це досягнення як перший успішний приклад великоформатного, високоефективного тандемного сонячного елемента на основі перовскіту без використання індію. Він зазначив, що це свідчить про можливість масштабування технології за межі лабораторних умов.

Чен зазначив, що вартість олова становить лише 1% від вартості індію, тож цей прорив відкриває новий матеріальний підхід і практичний інженерний шлях до дешевої, стійкої та масштабованої тандемної фотовольтаїки. За його словами, робота має стратегічне значення для індустріалізації та розгортання наступного покоління надефективних сонячних технологій у терраватному масштабі.

Світовий інтерес до сонячної енергії постійно наростає, тому зменшення залежності від рідкісних металів стає все більш актуальним питанням. Індій застосовується в багатьох електронних пристроях, а його обмежені запаси ускладнюють масове виробництво.

Замінивши індій оксидом олова через економічний процес реактивного плазмового осадження, вчені розробили сонячні панелі, які досягли сертифікованої ефективності 31% у міні-модулі комерційного формату, при цьому продемонструвавши підвищену довговічність. Пристрої успішно витримали екстремальні температури, вологість та понад три місяці експлуатації на відкритому повітрі, при цьому зберігаючи стабільну продуктивність.

За інформацією Чена, досягнення показника ефективності, що перевищує 30%, у комерційно розмірному тандемному модулі є значущою технічною віхою. Це підтверджує, що високу продуктивність можливо підтримувати, не використовуючи рідкісні та дорогі матеріали.

Група спеціалістів створила метод реактивного плазмового осадження плівок оксиду олова, які виконують функцію рекомбінаційного шару — проміжного елемента, що з'єднує різні компоненти тандемного елемента. На ділянці площею 1 см² цей метод забезпечив сертифіковану ефективність 33%.

Поширивши застосування цієї технології на прозорі електроди -- і передній, і задній -- команда виготовила повністю позбавлені індію тандемні сонячні елементи. У підсумку технологію масштабували до міні-модуля площею 207,9 квадратного сантиметра, отримавши сертифіковану ефективність 31%.