Ученые из Национального университета Сингапура (NUS) поставили мировой рекорд: их тандемный солнечный элемент на основе перовскита и органического полупроводника показал КПД 26,4% на площади 1 см².

Это лучший результат среди подобных устройств.

Ключом к успеху стал новый органический материал, эффективно поглощающий инфракрасный свет — раньше это было слабым местом тонкопленочных тандемных элементов.

Тандемный солнечный элемент — это многослойная структура, где каждый слой поглощает свой диапазон солнечного света (например, верхний — видимый свет, нижний — инфракрасный), что увеличивает общую эффективность.

Исследованием руководил ассистент-профессор Хоу И, ведущий специалист по многослойным солнечным элементам.

Работа опубликована в журнале Nature.

Почему это важно

Тандемные элементы сочетают перовскит и органику, что позволяет гибко настраивать их свойства.

Такие легкие и гибкие панели идеальны для носимой электроники, умных тканей и дронов — они могут питать устройства напрямую, — объясняет Хоу И.

Проблема была в неэффективном поглощении ближнего инфракрасного диапазона (БИК). Ученые создали органический материал с асимметричной структурой, который лучше улавливает БИК-свет и минимизирует потери энергии.

Результаты:

• КПД 27,5% на малой площади (0,05 см²).
• 26,7% на 1 см² (подтверждено независимыми тестами).
  Это рекорд для тандемных элементов и даже для одиночных перовскитных ячеек такого размера.

Следующий рубеж — 30%. Такие гибкие пленки можно производить рулонным методом и встраивать в одежду или медицинские датчики, — говорит Хоу И.

Теперь команда работает над стабильностью и масштабированием технологии для рынка.

Это исследование приближает эпоху автономных устройств:

• Носимые гаджеты — одежда со встроенными солнечными панелями сможет питать датчики здоровья без батарей.
• Умные ткани — например, куртка, подзаряжающая смартфон.
• Дроны и IoT — легкие элементы увеличат время работы без подзарядки.

Главное преимущество — гибкость и дешевизна производства по сравнению с кремниевыми аналогами.

Несмотря на рекордный КПД, остается вопрос долговечности: перовскитные элементы пока уступают кремнию в стабильности, особенно при контакте с влагой. Ученые не приводят данных о деградации ячеек в реальных условиях — например, после 1000 часов работы.

Ранее российские физики первыми в мире измерили ключевое свойств нового полупроводника.