HZB vestigt opnieuw een wereldrecord voor CIGS-Pero tandemzonnecellen
De tandemcel combineert CIGS en perovskiet en behaalt een gecertificeerde recordefficiëntie van 24,6%. © G. Farias Basulto / HZB
Onder de rasterelektronenmicroscoop zijn de belangrijkste componenten duidelijk zichtbaar: op de contactlaag bevinden zich korrelige CIGS-kristallen, daaroverheen een tussenlaag van aluminium-gedoteerd zinkoxide, waarboven zich de extreem dunne perovskietlaag (zwart) bevindt. Daarop werden een laag zinkoxide met indiumdotering en een antireflectiecoating aangebracht. © HZB
Door twee dunne halfgeleiderfilms te combineren tot een tandemzonnecel, kunnen hoge rendementen worden behaald met een minimale ecologische voetafdruk. Teams van de HZB en de Humboldt-Universität Berlijn hebben nu een tandemcel van CIGS en perovskiet gepresenteerd, die met een efficiëntie van 24,6% het nieuwe wereldrecord heeft. Deze waarde is gecertificeerd door het Fraunhofer Instituut voor Zonne-energiesystemen ISE.
Dunnefilmzonnecellen vergen weinig energie en materiaal voor de productie en hebben daardoor een zeer kleine ecologische voetafdruk. Naast de bekende en marktleidende siliciumzonnecellen bestaan er ook dunnefilmzonnecellen, bijvoorbeeld op basis van koper, indium, gallium en selenium, de zogenaamde CIGS-cellen. Dunne CIGS-films kunnen zelfs op flexibele substraten worden aangebracht.
Experts van de HZB hebben nu samen met de Humboldt-Universität in Berlijn een nieuwe tandemzonnecel ontwikkeld die een onderste cel van CIGS combineert met een bovenste cel op basis van perovskiet. Door de contactlagen tussen de bovenste en onderste cellen te verbeteren, kon de efficiëntie worden verhoogd tot 24,6%. Dit is het huidige wereldrecord, de waarde werd gecertificeerd door het Fraunhofer Instituut voor Zonne-energiesystemen ISE in Freiburg.
Zoals altijd kon deze recordwaarde alleen worden bereikt door een succesvolle teamprestatie: de bovenste cel werd geproduceerd door masterstudent Thede Mehlhop van de TU Berlijn, onder begeleiding van Stefan Gall. De perovskiet-absorberlaag is afkomstig van het gezamenlijke laboratorium van de HZB en de Humboldt-Universität in Berlijn. De CIGS-subcel en de contactlagen werden vervaardigd door HZB-onderzoeker Guillermo Farias Basulto. Hij maakte ook gebruik van de krachtige KOALA-clusterfaciliteit, waarmee perovskieten en contactlagen in vacuüm bij de HZB kunnen worden gecoat.
“Bij de HZB beschikken we over zeer gespecialiseerde laboratoria en experts die topprestaties leveren in hun vakgebied. “Met deze tandemcel, een wereldrecord, hebben ze opnieuw laten zien hoe vruchtbaar ze samenwerken”, zegt prof. Rutger Schlatmann, woordvoerder van de afdeling Zonne-energie van de HZB.
Het nu gemelde record is niet het eerste wereldrecord bij HZB: HZB-teams hebben al meerdere keren wereldrecordwaarden behaald met tandemzonnecellen, meest recent met silicium-perovskiet-tandemzonnecellen, maar ook met de CIGS-perovskiet-combinatie.
"We zijn ervan overtuigd dat CIGS-perovskiet-tandemcellen een veel hogere efficiëntie kunnen bereiken, hoogstwaarschijnlijk meer dan 30%", aldus prof. Rutger Schlatmann.
aro
helmholtz-berlin.
