De onderzoekers van de Finse Aalto University en Universitat Politècnica de Catalunya hebben de recordbrekende efficiëntie van 22,1% behaald op nanogestructureerde siliciumzonnecellen, zoals gecertificeerd door Fraunhofer ISE CalLab. Een absolute stijging van bijna 4% ten opzichte van hun vorige record wordt bereikt door een dunne passiverende film op de nanostructuren aan te brengen door Atomic Layer Deposition, en door alle metalen contacten aan de achterkant van de cel te integreren.

De oppervlakterecombinatie is lange tijd het knelpunt geweest van zwarte siliciumzonnecellen en heeft tot nu toe de celefficiëntie beperkt tot slechts bescheiden waarden. De nieuwe recordcellen bestaan ​​uit een dikke rugcontactstructuur waarvan bekend is dat deze zeer gevoelig is voor de recombinatie van het vooroppervlak. De gecertificeerde externe kwantumefficiëntie van 96% bij een golflengte van 300 nm toont aan dat het toegenomen oppervlakterecombinatieprobleem niet langer bestaat en voor de eerste keer dat het zwarte silicium de uiteindelijke energieconversie-efficiëntie niet beperkt.

De resultaten worden online gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

Voor Scandinavische omstandigheden

"De efficiëntie van de energieconversie is niet de enige parameter waar we naar moeten kijken, " legt professor Hele Savin van de universiteit van Aalto uit, die het onderzoek coördineerde. Vanwege het vermogen van zwarte cellen om zonnestraling vanuit lage hoeken op te vangen, ze wekken al meer elektriciteit op gedurende de duur van een dag in vergelijking met de traditionele cellen.

"Dit is vooral in het noorden een voordeel, waar de zon een groot deel van het jaar vanuit een lage hoek schijnt. We hebben aangetoond dat in de winter Helsinki, zwarte cellen genereren aanzienlijk meer elektriciteit dan traditionele cellen, hoewel beide cellen identieke efficiëntiewaarden hebben, " zij voegt toe.

In de nabije toekomst, het doel van het team is om de technologie toe te passen op andere celstructuren - in het bijzonder dunne en multikristallijne cellen.

"Onze recordcellen zijn gefabriceerd met p-type silicium, waarvan bekend is dat het lijdt aan onzuiverheidsgerelateerde degradatie. Er is geen reden waarom nog hogere efficiënties niet zouden kunnen worden bereikt met behulp van n-type silicium of meer geavanceerde celstructuren, ', voorspelt Savin.

De ontwikkeling van de vorig jaar gefabriceerde cellen zal worden voortgezet in het komende "BLACK"-project, gesteund door de Europese Unie, waarin professor Savin samen met haar team de technologie verder zal ontwikkelen in samenwerking met de industrie.

"De oppervlakte van de beste cellen in het onderzoek was al 9 cm2. Dit is een goed uitgangspunt om de resultaten op te schalen naar volledige wafers en helemaal naar de industriële schaal."