Новые тонкопленочные фотоэлектрические модули побили мировой рекорд эффективности преобразования энергии

Исследовательская группа под руководством Мэн Цинбо из Института физики Китайской академии наук успешно изготовила крупноформатный тонкоплёночный фотоэлектрический модуль из меди, цинка, олова, серы и селена (CZTSSe) с эффективностью преобразования энергии 13,0%, установив новый мировой рекорд для этого типа устройств. Результаты опубликованы в журнале Nature Materials и закладывают основу для промышленного внедрения солнечных батарей следующего поколения.

CZTSSe — это перспективный материал, состоящий из недорогих и экологически безопасных элементов, что делает его идеальным кандидатом для устойчивой энергетики. Команда Мэн Цинбо уже 10 раз обновляла мировой рекорд для таких батарей. Главная проблема заключалась в том, что при увеличении размеров устройства равномерность плёнки резко ухудшалась, снижая эффективность. Причиной было образование сложных сшитых сетей из металлических ионов и органических молекул в растворе, нарушающих процесс нанесения. Учёные решили эту проблему, добавив формамид — молекулу-«координатора», которая точно регулирует структуру координации металл-органических связей.

Благодаря новой стратегии молекулярной координации команда разработала растворный метод нанесения для крупносерийного производства. На подложке площадью 10 см² была создана высокооднородная плёнка. Эффективность малого элемента площадью 1 см² достигла 14,2%, а модуля площадью 10,5 см² с шестью последовательными субэлементами — 13,0%. Это доказывает, что технология CZTSSe способна масштабироваться от лабораторных образцов до промышленного производства, предлагая новый подход к созданию дешёвых и экологичных фотоэлектрических модулей.