Terwijl silicium meestal de rode delen van zonlicht omzet in elektriciteit, perovskietverbindingen maken voornamelijk gebruik van de blauwe delen van het spectrum. Een tandem-zonnecel van gestapeld silicium en perovskiet bereikt dus een aanzienlijk hoger rendement dan elke afzonderlijke cel afzonderlijk.

Prof. Bernd Stannowski van het HZB Instituut PVcomB en Prof. Steve Albrecht, die aan het hoofd staat van een Helmholtz Young Investigator Group (YIG) bij HZB, hebben al meermaals samen nieuwe records gevestigd voor monolithische tandemzonnecellen. Eind 2018, het team presenteerde een tandem-zonnecel gemaakt van silicium met een metaalhalogenide-perovskiet die een efficiëntie van 25,5 procent behaalde. Toen kondigde Oxford Photovoltaics Ltd. een waarde van 28 procent aan.

Nu kan het HZB-team het volgende record melden. De waarde van 29,15 procent is vrijdag gecertificeerd door het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE), 24 januari en verschijnt nu in de grafieken van het National Renewable Energy Lab (NREL), VS. De NREL-grafiek volgt de stijgende efficiëntieniveaus voor bijna alle soorten zonnecellen sinds 1976. Perovskietverbindingen zijn pas sinds 2013 opgenomen - en de efficiëntie van deze materiaalklasse is sindsdien meer toegenomen dan in enig ander materiaal.

"In samenwerking met de groep van Prof. Vytautas Getautis (Kaunas University of Technology) hebben we voor deze cel een speciale elektrodecontactlaag ontwikkeld, en ook verbeterde tussenlagen, " leggen Eike Köhnen en Amran Al-Ashouri uit, promovendi in de groep van Albrecht. De nieuwe elektrodecontactlaag maakte ook een verbetering van de samenstelling van de perovskietverbinding in het HZB HySPRINT-laboratorium mogelijk. Deze verbinding is nu stabieler wanneer deze wordt verlicht in de tandemzonnecel en verbetert de balans van elektrische stromen die worden bijgedragen door de bovenste en onderste cellen. De silicium bodemcel komt uit de groep van Stannowski en is voorzien van een speciale siliciumoxide toplaag voor het optisch koppelen van de boven- en ondercellen.

Alle processen die worden gebruikt om deze cel van één vierkante centimeter te realiseren, zijn in principe ook geschikt voor grote oppervlakten. Opschaling met behulp van vacuümdepositieprocessen is veelbelovend, zoals de eerste tests al hebben aangetoond.

De realistische praktische efficiëntiegrens voor tandemcellen gemaakt van silicium en perovskiet is ongeveer 35 procent. Volgende, het HZB-team wil de efficiëntiegrens van 30 procent doorbreken. Albrecht legt uit dat de eerste ideeën hiervoor al ter discussie staan.