Källa: eurekalert.org
Medan kisel konverterar mestadels de röda delarna av solljus till elektricitet, använder perovskitföreningar främst de blå delarna av spektrumet. En tandem-solcell tillverkad av staplad kisel och perovskite uppnår således betydligt högre effektivitet än varje enskild cell på egen hand.
Prof. Bernd Stannowski från HZB-institutet PVcomB och prof. Steve Albrecht, som är chef för en Helmholtz Young Investigator Group (YIG) vid HZB, har redan gemensamt satt upp nya rekord för monolitiska tandemsolceller vid flera tillfällen. I slutet av 2018 presenterade teamet en tandem solcell tillverkad av kisel med en metallhalogenid perovskite som uppnådde en effektivitet på 25,5 procent. Sedan tillkännagav Oxford Photovoltaics Ltd. ett värde på 28 procent.
Nu kan HZB-teamet rapportera nästa rekord. Värdet på 29,15 procent har certifierats av Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) på fredag 24 januari och visas nu i listorna över National Renewable Energy Lab (NREL), USA. NREL-diagrammet har spårat de ökande effektivitetsnivåerna för nästan alla typer av solceller sedan 1976. Perovskite-föreningar har bara inkluderats sedan 2013 - och effektiviteten för denna materialklass har ökat mer än i något annat material sedan dess.
"Vi utvecklade ett speciellt elektrodkontaktlager för denna cell i samarbete med gruppen av professor Vytautas Getautis (Kaunas tekniska universitet) och förbättrade också mellanliggande lager", förklarar Eike Köhnen och Amran Al-Ashouri, doktorander i Albrechts grupp. Det nya elektrodkontaktskiktet tillät också förbättring av perovskitföreningens sammansättning i HZB HySPRINT-laboratoriet. Denna förening är nu mer stabil när den är upplyst i tandemsolcellen och förbättrar balansen mellan elektriska strömmar som de övre och nedre cellerna bidrar med. Kiselbottencellen kommer från Stannowskis grupp och har ett speciellt toppskikt av kiseloxid för optisk koppling av topp- och bottencellerna.
Alla processer som används för att förverkliga denna cell med en kvadratcentimeter är också i princip lämpliga för stora ytor. Skalning upp med hjälp av vakuumavsättningsprocesser är mycket lovande, som de första testerna redan har visat.
Den realistiska praktiska effektivitetsgränsen för tandemceller tillverkade av kisel och perovskite är cirka 35 procent. Därefter vill HZB-teamet bryta effektivitetsbarriären på 30 procent. Albrecht förklarar att de första idéerna för detta redan diskuteras.
