Существующие кремниевые солнечные элементы имеют физический предел эффективности, поскольку кремний эффективно поглощает лишь часть спектра солнечного света, оставляя другие длины волн неиспользованными; этот дисбаланс ограничивает эффективность одиночного кремниевого элемента примерно 29%, тогда как коммерческие панели работают значительно ниже этого показателя.
Чтобы преодолеть этот барьер, индустрия переходит к использованию нескольких материалов. Тандемный элемент представляет собой конструкцию, где второй слой накладывается поверх кремния, и этот верхний слой настроен на улавливание тех длин волн, которые кремний усваивает плохо. В качестве материала для этого верхнего слоя выбран перовскит, так как его поглощение можно регулировать изменением химического состава, а также он может быть нанесен при низкой температуре на готовую кремниевую ячейку.
Компания Advanced Renewable Tandem-Photovoltaics India, которая была создана в Индии и находится под эгидой IIT Bombay, возникла из Национального центра фотоэлектрических исследований и образования при этом же институте, где работу возглавляет профессор Динеш Кабра.
Компания сообщила о создании двухконтактного монолитного тандемного элемента, который достиг 29,8% эффективности преобразования, объединяя кремний и CdTe с перовскитом. Термин «монолитный» означает, что слои выращиваются как единое устройство, а «двухконтактный» указывает на то, что он имеет такие же два электрических соединения, как и обычная панель, что позволяет интегрировать его в существующие системы.
Несмотря на то что этот показатель получен в лабораторных условиях, и полноразмерные модули всегда демонстрируют более низкие результаты, чем отдельные ячейки, данная архитектура превышает возможности любого одиночного кремниевого элемента.
Коммерческое преимущество компании заключается в совместимости с двумя основными технологиями панелей: верхний слой может быть нанесен как на кристаллического кремния, доминирующий на мировом рынке, так и на тонкопленочный теллурид кадмия, являющийся основной альтернативой.
Поддержку проекту оказывают First Solar, американский производитель, имеющий тонкопленочный завод недалеко от Ченнаи, и Waaree, крупнейший производитель кристаллического кремния в Индии. Обе компании являются партнерами, и компания утверждает, что они обладают правами на преференциальное лицензирование в обмен на помощь в разработке и коммерциализации технологии.
Министерство новых и возобновляемых источников энергии финансирует пилотный производственный объект стоимостью около 10 миллионов долларов на территории IIT Bombay, который предназначен для выпуска коммерческих тандемных элементов, а не лабораторных образцов. ART-PV India имеет доступ к чистой комнате площадью около 5000 квадратных футов в исследовательском парке института, оснащенной оборудованием для изготовления, характеризации и моделирования.
Институциональная база проекта необычна: Национальный центр фотоэлектрических исследований и образования был учрежден в IIT Bombay в 2010 году при финансировании министерства и за пятнадцать лет получил более 200 крор рупий. Компания, вышедшая из этого центра, начинает работу с оборудованием и опытом, которые стартапу пришлось бы приобретать десятилетие.
Поддержка имела как финансовый, так и политический характер. Во время визита в центр министр Союза по новым и возобновляемым источникам энергии Пралад Джоши назвал этот элемент национальным достижением и одним из самых высокоэффективных показателей, достигнутых в Индии, отметив, что пилотный объект призван сохранить интеллектуальную собственность внутри страны.
Однако не опубликованы сроки производства, показатели эффективности на уровне модуля, результаты долговечности или информация о коммерческом продукте. Центральная нерешенная проблема перовскита заключается в его деградации под воздействием тепла, влаги и ультрафиолетового излучения, и тандемный элемент наследует эту слабость от своего верхнего слоя.
