België en Nederland breken record voor efficiëntie zonnecellen

De conversie-efficiëntie geeft weer hoeveel procent van het zonnelicht een zonnecel omzet in elektriciteit. Een manier om die waarde te verhogen, is door verschillende technologieën te combineren. In dit geval plaatsen de onderzoekers een semi-transparante zonnecel gemaakt van perovskiet bovenop een commerciële silicium zonnecel. De perovskiet-cel is sterk in de omzetting van ultraviolet en zichtbaar licht naar elektriciteit en laat tegelijk een groot deel van het nabij-infraroodlicht doorschijnen tot aan de silicium-cel onderaan.

4T tandem

Een belangrijke factor in de efficiëntie van een tandemcel is het achtercontact van de bovenste laag, de verbinding waarlangs de opgewekte elektriciteit weggevoerd wordt. In de recordcel laat dat achtercontact meer dan 93 procent van het nabij-infraroodlicht door tot bij de onderste module. Zo haalt de perovskiet-cel een efficiëntie van 19,7 procent en vult de siliciumcel dat aan met nog eens 10,4 procent, voor een totaal van 30,1 procent.

Dat is een nieuw record voor zogenaamde 4T tandemcellen, waarbij 4T verwijst naar de vier terminals of elektrische contacten, twee voor elke module. Die configuratie heeft als grote voordeel dat de beide lagen volledig onafhankelijk van elkaar kunnen werken. Daardoor is het makkelijk om nieuwe combinaties uit te testen. De bovenste, transparante laag die nu heel sterk presteert kan dus zonder noemenswaardige aanpassingen gecombineerd worden met andere technologieën die andere voordelen bieden. Denk bijvoorbeeld aan dunne film of thin film zonnecellen die minder temperatuurgevoelig zijn. De architectuur met vier terminals maakt het ook eenvoudiger om tweezijdige tandems te maken, die de energieopbrengst verder verhogen.

“We kennen nu de ingrediënten en kunnen de laagopbouw beheersen die nodig zijn om een efficiëntie van meer dan 30% te realiseren. In combinatie met de schaalbaarheidsexpertise en -kennis die we de afgelopen jaren hebben opgedaan om materialen en processen op grote schaal toe te passen, kunnen we ons samen met onze industriële partners richten op de massaproductie van deze technologie met een efficiëntie van meer dan 30%”, aldus Prof. Gianluca Coletti, programmamanager Tandem Technology & Application bij TNO.

Belgisch-Nederlandse samenwerking

Het nieuwe record komt op naam van Solliance, een partnerschap tussen imec, de technische universiteiten van Delft en Eindhoven en de Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek (TNO). Ze presenteerden de resultaten tijdens de 8e Wereldconferentie over fotovoltaïsche energieconversie (WCPEC-8) in Milaan.