Прозрачные в ближнем инфракрасном диапазоне перовскитные солнечные элементы и тандемные фотоэлектрические системы на основе перовскитов

Металлогалогенидные перовскитные солнечные элементы (PSC) привлекли огромное внимание благодаря высокой эффективности преобразования мощности (PCE) и возможности недорогого производства. Их широкая и регулируемая ширина запрещённой зоны делает перовскиты идеальными кандидатами для тандемных солнечных элементов (TSC) в сочетании с хорошо освоенными фотоэлектрическими технологиями с узкой запрещённой зоной, такими как кристаллический кремний и Cu(In,Ga)Se2, что позволяет повысить PCE выше предела Шокли—Квайссера при приемлемых дополнительных затратах. Хотя тандемные системы на основе перовскитов за последние несколько лет продемонстрировали быстрый прогресс, до достижения их практического предела эффективности ещё далеко. Кроме того, коммерциализация технологии требует решения ряда проблем, включая масштабирование технологических процессов и обеспечение длительной эксплуатационной стабильности солнечных модулей. В настоящем обзоре представлен всесторонний анализ последних достижений в области тандемных систем на основе перовскитов и рассмотрены ключевые проблемы этого направления. Сначала описываются структурные и оптоэлектронные свойства металлогалогенидных перовскитных материалов и методы формирования металлогалогенидных перовскитных слоёв. Затем выделяются важнейшие компоненты прозрачных в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) перовскитных солнечных элементов, необходимые для достижения высокой эффективности при сохранении высокой прозрачности в NIR-диапазоне. Далее рассматриваются достижения в области тандемных систем на основе перовскитов, обозначаются ограничивающие факторы и представлены стратегии повышения эффективности значительно выше 30%. В заключение обзора выделяются препятствия на пути коммерциализации и рассматриваются перспективы развития технологии.