Монолитные тандемные солнечные элементы на основе перовскитов: обзор современного состояния и передовых методов характеризации на пути к эффективности 30%

Тандемные солнечные элементы являются следующим этапом развития фотоэлектрической энергетики, поскольку обладают более высоким потенциальным коэффициентом преобразования энергии (PCE), чем однофазные солнечные элементы с одним p–n-переходом, доминирующие в настоящее время, но имеющие внутренние ограничения. С появлением поглощающих материалов на основе галогенидных перовскитов изготовление высокоэффективных тандемных солнечных элементов по приемлемой стоимости может существенно повлиять на будущее фотоэлектрической энергетики. Тандемные солнечные элементы на основе перовскитов уже продемонстрировали способность преобразовывать свет эффективнее, чем соответствующие отдельные субэлементы. Однако для достижения PCE выше 30% необходимо преодолеть ряд проблем и расширить понимание этой перспективной технологии. В настоящем обзоре представлены основные научные и инженерные проблемы данной области, а также рассмотрено современное состояние трех основных технологий тандемных солнечных элементов на основе перовскитов: перовскит/кремний, перовскит/CIGS и перовскит/перовскит. Обобщены передовые методы структурной, электрической, оптической, радиативной и электронной характеризации, а также методы моделирования, применяемые к тандемным солнечным элементам на основе перовскитов. Систематизированы основные результаты, и оценены возможности этих методов в преодолении существующих проблем и углублении знаний для дальнейшего повышения характеристик. Наконец, сопоставлен потенциал PCE при различных экспериментальных и теоретических предельных условиях, чтобы прояснить путь к преодолению порога эффективности 30% для всех трех рассмотренных тандемных технологий.