Японские учёные установили новый рекорд эффективности для солнечных элементов на основе селенида галлия меди (CuGaSe₂). Разработанный ими фотоэлемент достиг показателя преобразования энергии в 12,28%, что стало самым высоким результатом для широкозонных халькогенидных солнечных батарей в диапазоне 1,65–1,75 электронвольта. Эта работа открывает новые перспективы для создания недорогих и экологичных тандемных солнечных панелей, в которых верхний слой может эффективно улавливать высокоэнергетичную часть спектра.
Материал CuGaSe₂ принадлежит к семейству халькопиритов и является близким родственником хорошо известных соединений CIGS (селенид меди-индия-галлия). Его ключевая особенность — широкая запрещённая зона около 1,68 эВ, позволяющая эффективно поглощать видимый солнечный свет. При этом он не содержит дефицитного индия, что делает его привлекательным с точки зрения стоимости и доступности сырья. Секрет рекордного КПД кроется в тонкой инженерии структуры элемента. Исследователи модифицировали конструкцию, внедрив алюминий в приконтактную область плёнки CuGaSe₂.
Полученный элемент построен на натрий-кальциевом стекле с молибденовым задним контактом. Измеренные параметры впечатляют: напряжение холостого хода достигло 0,996 В, плотность тока КЗ — 17,90 мА/см², а фактор заполнения — 68,8%. Эти результаты были независимо подтверждены калибровочной лабораторией AIST. Важно отметить, что работа носит фундаментальный характер и направлена на создание верхних ячеек для тандемных солнечных батарей. Но для полноценного прототипа потребуется ещё разработка совместимого нижнего элемента и соответствующих технологий соединения, поэтому до массового производства пока далеко.
Деление солнечного света на две части делает солнечные панели более эффективными.
