Duitse en Belgische onderzoekers ontwikkelen nieuwe zonnecel met 25 procent foto-elektrische conversie-efficiëntie

Onderzoekers in Duitsland en België hebben samengewerkt om een ​​nieuwe tandem calciumtitaniet/koper-indiumdiselenide (CIS) zonnecel te ontwikkelen met een fotovoltaïsche omzettingsefficiëntie van 25 procent, de hoogste ooit in zijn klasse. De zonnecel is flexibel, lichtgewicht en veelzijdig, veelbelovende toepassingen in voertuigen, draagbare apparaten en opvouwbare apparaten. Het laatste onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift ACS-Energy Letters, een afdeling van de American Chemical Society.

Chalcogenide is een nieuw type materiaal met een bijzondere kristalstructuur. In het afgelopen decennium hebben calciumtitaniet-zonnecellen snel vooruitgang geboekt om fotovoltaïsche efficiëntie te bereiken die vergelijkbaar is met die van de reeds lang bestaande siliciumzonnecellen.

Het rendement van zonnecellen kan worden verhoogd door twee of meer cellen in een stapel te gebruiken. Als elke zonnecel in de stapel effectief licht van een ander deel van het zonnespectrum kan absorberen, kunnen de inherente verliezen worden verminderd en kan het fotovoltaïsche rendement van de hele cel worden verhoogd. Door hun "veelzijdigheid" zijn chalcogenide zonnecellen de "leider" geworden op het gebied van gestapelde zonnecellen. Tandem-zonnecellen die chalcogenide en silicium gebruiken, hebben een fotovoltaïsch rendement tot 29 procent of meer bereikt, aanzienlijk hoger dan cellen gemaakt van chalcogenide (25,7 procent) of silicium (26,7 procent) alleen.

In de laatste studie heeft een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Dr. Marko Preciado van het Karlsruhe Institute of Technology met succes tandem calciumtitaniet/CIS-zonnecellen geproduceerd met een fotovoltaïsche conversie-efficiëntie tot 24,9 procent, de hoogste fotovoltaïsche conversie-efficiëntie die ooit is bereikt met dit soort technologie.

Het combineren van chalcogenide met andere materialen zoals koperindiumdiselenide of koperindiumgalliumdiselenide houdt volgens de onderzoekers de belofte in van flexibele en lichtgewicht tandemzonnecellen. Dergelijke cellen kunnen niet alleen op gebouwen worden gemonteerd, maar ook op voertuigen en draagbare apparaten, en kunnen zelfs worden opgevouwen of opgerold voor opslag en indien nodig worden verlengd, bijvoorbeeld op jaloezieën of luifels, om de zon te beschaduwen en tegelijkertijd elektriciteit op te wekken.

De onderzoekers zeiden: "Het laatste onderzoek toont het potentieel aan van calciumtitaniet/CIS tandem-zonnecellen, wat de weg vrijmaakt voor een mogelijke toekomstige verhoging van de efficiëntie tot meer dan 30 procent."