Flinterdun laagje stuwt tandemzonnecel naar 30,3 procent rendement

In dit artikel:

Onderzoekers van het Duitse Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hebben een perovskiet-siliciumtandemzonnecel ontwikkeld met een rendement van 30,3 procent. Hun aanpak pakt een belangrijk productieprobleem aan en gebruikt een techniek die al in de industrie wordt toegepast.

Tandemcellen combineren een perovskietlaag boven op een siliciumcel. Daardoor benutten ze verschillende delen van het zonlicht efficiënter dan gewone siliciumcellen. De industriële siliciumlaag heeft echter een ruwe nanostructuur om lichtreflectie te beperken. Hierdoor bedekt de ultradunne organische tussenlaag, die elektrische ladingen moet transporteren, vooral de dalen en nauwelijks de toppen van het oppervlak.

Volgens metingen met infrarood- en röntgentechnieken bij synchrotron BESSY II ontstaan daardoor tijdens het aanbrengen van de perovskietlaag defecten, zoals ongewenst loodjodide. De onderzoekers brachten daarom eerst een ultradunne zaadlaag van cesiumchloride aan. Die egaliseert de ongelijkmatige bedekking en zorgt ervoor dat de perovskiet gelijkmatiger kristalliseert.

De cel werd gemaakt met vacuüm-co-evaporatie, waarbij materialen zonder vloeibare oplosmiddelen worden verdampt en als dunne lagen afgezet. Dat is belangrijk voor opschaling: veel laboratoriumcellen worden gemaakt met spincoating, een nat-chemische methode die minder geschikt is voor grote, getextureerde siliciumwafers. Omdat vacuümverdamping al wordt gebruikt voor oledschermen en micro-elektronica, kan de HZB-methode de ontwikkeling van industrieel produceerbare tandempanelen versnellen. De studie verscheen in Joule; toepassingen liggen vooral voor de hand op locaties waar weinig ruimte beschikbaar is, zoals stedelijke daken en bedrijfsgebouwen.