Kilde: solliance.eu
Fra venstre til høyre: Yifeng Zhao (TU-Delft), Mehrdad Najafi (TNO), Valerio Zardetto (TNO) og Dong Zhang (TNO) (foto av Niels van Loon)
EINDHOVEN, 26. september 2022 – TNO, TU Eindhoven, imec og TU Delft, partnere i Solliance, gikk sammen for å ytterligere presse konverteringseffektiviteten til tandemsolceller til utover grensene for dagens kommersielle solcellemoduler (PV). For første gang passerer fireterminals perovskitt/silisium-tandemenheter med sertifisert toppcelle barrieren på 30 prosent. Så høy virkningsgrad muliggjør mer kraft per kvadratmeter og mindre kostnad per kWh. Resultatet presenteres under den åttende verdenskonferansen om fotovoltaisk energikonvertering (WCPEC-8) i Milano og er oppnådd ved å kombinere den nye perovskittsolcellen med konvensjonelle silisiumsolcelleteknologier. Perovskittcellen som har gjennomsiktige kontakter og er en del av tandemstabelen, er uavhengig sertifisert.
I tillegg vil oppnåelse av høy effekttetthet skape flere muligheter for å integrere disse solcellene i konstruksjons- og bygningselementer, slik at mer eksisterende overflate kan dekkes med PV-moduler. Å bryte 30 prosent-barrieren er derfor et stort skritt for å akselerere energiomstillingen og forbedre energisikkerheten ved å redusere avhengigheten av fossilt brensel.
DET BESTE FRA BEGGE VERDENENE
Tandemenheter kan nå høyere effektivitet enn solceller med enkelt kryss på grunn av en bedre utnyttelse av solspekteret. De nå fremvoksende tandemene kombinerer kommersiell silisiumteknologi for bunnenheten med perovskittteknologi: sistnevnte med svært effektiv konvertering av ultrafiolett og synlig lys og utmerket gjennomsiktighet til nær infrarødt lys. I fire-terminal (4T) tandemenheter fungerer topp- og bunncellene uavhengig av hverandre, noe som gjør det mulig å bruke forskjellige bunnceller i denne typen enheter. Kommersiell PERC-teknologi så vel som førsteklasses teknologier som heterojunction eller TOPCon eller tynnfilmteknologi som CIGS kan implementeres i en 4T tandemenhet med knapt noen modifikasjoner på solcellene. Videre gjør fire-terminal-arkitekturen det enkelt å implementere bifacial-tandemer for å øke energiutbyttet ytterligere.
Forskere fra Nederland og Belgia har med suksess forbedret effektiviteten til de semi-transparente perovskittcellene opp til 19,7 prosent med et areal på 3×3 mm2 som sertifisert av ESTI (Italia). "Denne typen solcelle har en svært gjennomsiktig bakkontakt som lar over 93 prosent av det nær infrarøde lyset nå bunnenheten. Denne ytelsen ble oppnådd ved å optimalisere alle lagene av de semi-transparente perovskitt-solcellene ved hjelp av avanserte optiske og elektriske simuleringer som en guide for det eksperimentelle arbeidet i laboratoriet." sier Dr Mehrdad Najafi i TNO. "Silisiumenheten er en 20×20-mm2 bred, heterojunction solcelle med optimert overflatepassivering, transparente ledende oksider og Cu-belagte frontkontakter for toppmoderne bærerekstraksjon" sier Yifeng Zhao PhD-student ved TU Delft, hvis resultater nylig har blitt fagfellevurdert. Silisiumenheten som er optisk stablet under perovskitten, bidrar med 10,4 prosent effektivitetspoeng til den totale solenergikonverteringen.
Til sammen er 30,1 prosent konverteringseffektiviteten til denne ikke-områdetilpassede 4T-tandemenheten som opererer uavhengig. Verdens beste effektivitet måles i henhold til allment aksepterte prosedyrer.
FREMTID FOR FIRE TERMINAL TANDEM PV-MODULER
Dette er ikke alt, ved å kombinere denne svært gjennomsiktige perovskittcellen med andre silisiumbaserte teknologier som ryggkontakt (metallomvikling og interdigiterte ryggkontaktceller) og TOPCon solceller har også levert konverteringseffektivitet som nærmer seg 30 prosent. Dette demonstrerer potensialet til svært transparente perovskittsolceller og deres fleksibilitet som kan kombineres med allerede kommersialiserte teknologier.
Disse verdens beste effektivitetene oppnådd på en rekke eksisterende teknologier er en ytterligere milepæl mot industriell distribusjon. "Nå kjenner vi ingrediensene og er i stand til å kontrollere lagene som trengs for å nå over 30 prosent effektivitet. Når det er kombinert med skalerbarhetsekspertisen og kunnskapen samlet de siste årene for å bringe materialer og prosesser til store områder, kan vi fokusere med vår industrielle partnere for å bringe denne teknologien med effektivitet over 30 prosent inn i masseproduksjon," sier prof. Gianluca Coletti, programleder Tandem PV-teknologi og applikasjon i TNO.
