24,9 procent! Nieuwe gestapelde calciumtitanaat-CIS-cellen zorgen voor recordefficiëntie

Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) in Duitsland hebben een gelamineerde zonnecel ontwikkeld op basis van chalcogenide en koper/indium/selenium (CIS) dunne films.

De cel wordt beschreven als de eerste fotovoltaïsche cel in zijn soort met een efficiëntie van bijna 25 procent. De nieuwe fotovoltaïsche cel heeft een gekwalificeerd rendement van 23,5 procent en een maximaal rendement van 24,9 procent.

De efficiëntie is geverifieerd door de Fraunhofer ISE (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems).

De wetenschappers gebruikten CIS met een bandafstand van ongeveer 1,03 eV en een kleine hoeveelheid gallium, evenals tri-kationisch chalcogenide met een bandafstand van ongeveer 1,59 eV, met behulp van een antireflecterende coating (ARC) om het koppelingslicht te versterken en de algemene fotostroom verhogen. De cel heeft een stroomconversie-efficiëntie van 24,9 procent, een nullastspanning van 1,57 V, een kortsluitstroom van 21,1 mA en een vulvariantie van 75,2 procent. De bovenste en onderste cellen hebben een gedoteerde fotostroom van respectievelijk 20,4 mA en 20,7 mA.

In september 2020 behaalde de nieuwe gestapelde Calcium Titanite CIGS-cel van het National Renewable Energy Laboratory een wereldrecordrendement van 24,16 procent, dat officieel werd gecertificeerd door het CalLab-laboratorium van het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE).

De gestapelde cellen combineren twee verschillende halfgeleiders die verschillende delen van het spectrum omzetten in elektrische energie.

Fotovoltaïsche cellen bestaande uit koper, indium, gallium en selenium kunnen worden afgezet als dunne films met een totale dikte van slechts {{0}} micron. De chalcogenidelaag is nog dunner, slechts 0,5 micron. Zo zijn nieuwe gelamineerde zonnecellen gemaakt van CIGS en chalcogenide ruim minder dan 5 micron dik en kunnen ze worden gebruikt om flexibele zonnemodules te produceren.