Źródło: eurekalert.org
Podczas gdy krzem przekształca głównie czerwone części światła słonecznego w energię elektryczną, związki perowskitu wykorzystują głównie niebieskie części widma. Tandemowe ogniwo słoneczne wykonane ze stosu krzemu i perowskitu w ten sposób osiąga znacznie wyższą wydajność niż każde pojedyncze ogniwo.
Prof. Bernd Stannowski z HZB Institute PVcomB i prof. Steve Albrecht, który kieruje Helmholtz Young Investigator Group (YIG) w HZB, już kilkakrotnie wspólnie ustanowili nowe rekordy dla monolitycznych tandemowych ogniw słonecznych. Pod koniec 2018 roku zespół zaprezentował tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z krzemu z perowskitem metalohalogenkowym, który osiągnął wydajność 25,5 procent. Następnie firma Oxford Photovoltaics Ltd. ogłosiła wartość 28 procent.
Teraz zespół HZB może zgłosić następny rekord. Wartość 29,15 procent została potwierdzona przez Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) w piątek, 24 stycznia i teraz pojawia się na mapach National Renewable Energy Lab (NREL), USA. Wykres NREL śledzi rosnące poziomy wydajności dla prawie wszystkich rodzajów ogniw słonecznych od 1976 roku. Związki perowskitu są uwzględnione dopiero od 2013 roku - i od tego czasu wydajność tej klasy materiału wzrosła bardziej niż w jakimkolwiek innym materiale.
„Opracowaliśmy specjalną elektrodową warstwę kontaktową dla tej komórki we współpracy z grupą prof. Vytautasa Getautisa (Politechnika w Kownie), a także ulepszyliśmy warstwy pośrednie”, wyjaśniają Eike Köhnen i Amran Al-Ashouri, doktoranci w grupie Albrechta. Nowa warstwa kontaktowa elektrody umożliwiła również poprawę składu związku perowskitu w laboratorium HZB HySPRINT. Związek ten jest teraz bardziej stabilny, gdy jest oświetlony w tandemowym ogniwie słonecznym i poprawia bilans prądów elektrycznych wytwarzanych przez górne i dolne ogniwa. Krzemowa dolna komórka pochodzi z grupy Stannowskiego i zawiera specjalną górną warstwę tlenku krzemu do optycznego łączenia górnych i dolnych komórek.
Wszystkie procesy zastosowane do realizacji tej komórki o centymetr kwadratowy są również zasadniczo odpowiednie dla dużych powierzchni. Zwiększenie skali za pomocą procesów osadzania próżniowego jest bardzo obiecujące, jak już wykazały wstępne testy.
Realistyczny praktyczny limit wydajności dla ogniw tandemowych wykonanych z krzemu i perowskitu wynosi około 35 procent. Następnie zespół HZB chce przełamać 30-procentową barierę wydajności. Albrecht wyjaśnia, że wstępne pomysły na ten temat są już przedmiotem dyskusji.