In Kombination in einer Tandemkonfiguration mit vier Anschlüssen mit einer effizienten Panasonic-Zelle aus kristallinem Silizium (c-Si) oder mit einer flexiblen CIGS-Zelle von Miasolé werden neue Wirkungsgrade bei der Leistungsumwandlung von 28.7% bzw. 27.0% erzielt.
Tandem Technologie bietet einen praktikablen und attraktiven Weg zur Steigerung der Effizienz kommerzieller Solarzellen und -module. Vier Terminal-Tandems ermöglichen es, auf Erfahrungen und Praktiken aufzubauen, die bereits in der Branche vorhanden sind. Darüber hinaus sind vier terminale Perowskit/c-Si-Tandems breit einsetzbar und beispielsweise in Kombination mit bifazialen c-Si-Solarzellen sehr vorteilhaft, die je nach tatsächlicher Albedo problemlos eine ebenso hohe Gesamtstromerzeugungsdichte erreichen können 320 W/m².
Für diesen Durchbruch wurden die Fachkenntnisse der Solliance-Partner TNO, imec / EnergyVille und TU / e in Bezug auf die Verarbeitung von Perowskit-Solarzellen und die Leistungsoptimierung kombiniert, um eine effiziente und hochinfrarottransparente Perowskit-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 18.6% zu entwickeln.
Diese Perowskit-Solarzelle wurde mit verschiedenen Architekturen von Bodensolarzellen und sogar mit verschiedenen Zelltechnologien kombiniert, was die breite Anwendbarkeit des 4-terminalen Tandem-Ansatzes demonstriert:
- mit einem Prototyp einer c-Si-Silizium-Hetero-Junction-Zelle (SHJ) mit interdigitalem Rückkontakt (IBC) von Panasonic wurde eine Rekord-Tandem-Effizienz von 28.7% erhalten;
- mit einer kommerziellen c-Si Metal Wrap Through (MWT) SHJ-Zelle von Choshu Industry and Co, entwickelt von TNO, wurde ein Tandemwirkungsgrad von 28.2% erhalten;
- Mit einer kommerziellen PERC-Zelle (c-Si Passivated Emitter and Rear Contact) der Solarlab Aiko Europe GmbH wurde ein Tandemwirkungsgrad von 27.7% erreicht.
- Mit einer bandlückenoptimierten flexiblen CIGS-Zelle von MiaSolé wurde ein Rekord-Tandem-Wirkungsgrad von 27.0% erzielt.
Alle diese Ergebnisse sind mehr als 1.5% absolute Effizienzverbesserungen früherer Aufzeichnungen, die im Rahmen der Solliance-Zusammenarbeit erzielt wurden.
Die Perowskit-Solarzelle im Labormaßstab hat eine Größe von 9 mm2. Die Leistungsmessung des Tandems mit vier Anschlüssen wurde nach einem allgemein anerkannten Verfahren durchgeführt.
"Diese Leistung wurde erzielt, indem die optoelektrischen Eigenschaften der Perowskit-Solarzelle so eingestellt wurden, dass sie besser mit den optischen Eigenschaften der unteren Zelle übereinstimmen." sagt Dr. Dong Zhang von TNO / Solliance. „Als Nächstes haben wir die Verlustfaktoren in der Konfiguration mit vier Terminals ermittelt und diese Schritt für Schritt minimiert. Schließlich haben wir das Lichtmanagement des gesamten Tandemgeräts optimiert, dh die Lichtabsorption in der Tandemsolarzelle maximiert. “
„Diese hervorragenden Ergebnisse bilden die Grundlage für die nächste Entwicklungsphase, die die Hochskalierung des Bereichs und der Prozesse umfasst.“, Sagt Dr. Mehrdad Najafi von TNO / (im Bild), „derzeit kostengünstige Hochskalierungsprozesse für großflächige Module und die Aufrechterhaltung der gleichen Leistung werden von den Solliance-Partnern TNO und imec / EnergyVille entwickelt. “, schließt Dr. Najafi.