Швейцарские ученые разработали тандемные фотоэлементы на основе верхнего перовскитового слоя и нижнего элемента с гетеропереходом и двухсторонней поверхностью, покрытой микротекстурами. Такая конструкция позволяет обойти проблемы, возникающие обычно при использовании фосфоновой кислоты, и добиться высоких уровней эффективности.

Идея двухстороннего текстурированного нижнего элемента — ключевой компонент в архитектуре современных прорывных устройств, цитирует издание PV Magazine слова исследователей из Высшей технической школы Лозанны. Эту технологию используют специалисты Научно-технического университета им. короля Абдаллы (KAUST), добившиеся эффективности преобразования 33,7 %, и компании Longi, разработавшие рекордный фотоэлемент — 34,6 % — с нижним слоем из CZ-кремния.

Швейцарская команда изготовила элемент с гетеропереходом методом селективного травления пирамид, при котором их высота меняется под воздействием щелочи без потерь тока. Для достижения тандемным фотоэлементом высокой производительности толщина перовскитового поглощающего слоя должна быть больше, чем высота текстуры поверхности. Поскольку толщина качественного перовскитового поглотителя обычно составляет 600-800 нм, высота пирамидок должна быть соответственной.

Верхний элемент состоит из слоя переноса дырок с самособирающимся монослоем на основе фосфоновой кислоты, перовскитового поглотителя, слоя транспорта электронов из оксида олова и фуллерена, прозрачного контакта из оксида индия-цинка и металлического контакта из серебра. Нижний изготовлен из двух кремниевых слоев.

Тесты при стандартном освещении показали, что тандемный фотоэлемент достигает эффективности преобразования 30,22 %, напряжение разомкнутой цепи составляет 1,954 В, плотность тока короткого замыкания 18,92 мА/см2, фактор заполнения 81,74 %.

Результаты испытаний демонстрируют высокий потенциал текстурированных нижних элементов из CZ-кремния для тандемных фотоэлементов с перовскитовым верхним слоем. Кроме того, ученые нашли простой и применимый метод обхода проблем образования пленки при сохранении высокой скорости извлечения заряда и хороших пассивационных характеристик.