Een nieuwe wereldrecord-setting zonnecel ontwikkeld door HZB combineert de halfgeleiders perovskiet en CIGS tot een monolithische 'two-terminal' tandemcel. Door de gebruikte dunnefilmtechnologieën, dergelijke tandemcellen overleven veel langer in de ruimte en kunnen zelfs op flexibele films worden geproduceerd. De nieuwe tandemcel haalt een gecertificeerde efficiëntie van 24,16 procent.

Tandemcellen combineren twee halfgeleiders die verschillende delen van het lichtspectrum omzetten in elektrische energie. Metaalhalogenide-perovskietverbindingen gebruiken voornamelijk de zichtbare delen van het spectrum, terwijl CIGS-halfgeleiders infrarood licht omzetten. CIGS-cellen, die bestaan ​​uit koper, indium, gallium en selenium, kan worden afgezet als dunne films met een totale dikte van slechts 3 tot 4 micrometer; de perovskietlagen zijn veel dunner, op 0,5 micrometer. De nieuwe tandem-zonnecel gemaakt van CIGS en perovskiet heeft dus een dikte van ruim onder de 5 micrometer, die de productie van flexibele zonnepanelen mogelijk zou maken.

"Deze combinatie is ook extreem licht en stabiel tegen straling, en zou geschikt kunnen zijn voor toepassingen in satelliettechnologie in de ruimte, " zegt Prof. Dr. Steve Albrecht, HZB. deze resultaten, verkregen in een grote samenwerking, zijn zojuist gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Joule .

"Deze keer, we hebben de onderste cel (CIGS) rechtstreeks verbonden met de bovenste cel (perovskiet) zodat de tandemcel slechts twee elektrische contacten heeft, zogenaamde terminals, " legt Dr. Christian Kaufmann van PVcomB bij HZB uit, die met zijn team de CIGS-bodemcel heeft ontwikkeld. "De introductie van rubidium heeft het CIGS-absorptiemateriaal aanzienlijk verbeterd."

Albrecht en zijn team hebben in het HySPRINT-lab bij HZB de perovskietlaag direct op de ruwe CIGS-laag gedeponeerd. "We gebruikten een truc die we eerder hadden ontwikkeld, " legt voormalig postdoc van Albrechts groep Dr. Marko Jošt uit, die nu wetenschapper is aan de Universiteit van Ljubjana, Slovenië. Ze brachten zogenaamde SAM-moleculen aan op de CIGS-laag, die een zelfgeorganiseerde monomoleculaire laag vormen, verbetering van het contact tussen perovskiet en CIGS.

De nieuwe perovskiet CIGS tandemcel haalt een efficiëntie van 24,16 procent. Deze waarde is officieel gecertificeerd door het CalLab van het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE).

Aangezien zulke 'twee terminale' tandemcellen gemaakt van CIGS en perovskiet nu een aparte categorie vormen, het Nationaal Hernieuwbare Energielab NREL, ONS., heeft voor dit doel een nieuwe tak op de beroemde NREL-kaart gemaakt. Deze grafiek toont de ontwikkeling van de efficiëntie voor bijna alle soorten zonnecellen sinds 1976. Perovskietverbindingen zijn pas sinds 2013 opgenomen - de efficiëntie van deze materiaalklasse is sterker gestegen dan enig ander materiaal.