TU/e-onderzoekers verhogen efficiëntie van zonnecellen

TNO, TU Eindhoven, imec en TU Delft, partners in Solliance, hebben de krachten gebundeld om de conversie-efficiëntie van tandemzonnecellen verder te verhogen tot voorbij de grenzen van de huidige commerciële fotovoltaïsche (pv) modules.

Voor het eerst doorbreken perovskiet/silicium-tandems met vier terminals met gecertificeerde topcel de barrière van 30%. Zo'n hoog rendement maakt het mogelijk om meer vermogen per m2 en minder kosten per kWh te realiseren.

Het realiseren van een hoge-vermogensdichtheid zal meer kansen creëren om deze zonnecellen te integreren in constructie- en bouwelementen, zodat meer bestaande oppervlakken kunnen worden bedekt met pv-modules. Het doorbreken van de 30%-barrière is dan ook een grote stap in het versnellen van de energietransitie en het verbeteren van de energiezekerheid, omdat we zo minder afhankelijk worden van fossiele brandstoffen.

Met tandems kunnen hogere rendementen worden bereikt dan met enkelvoudige zonnecellen omdat het zonnespectrum beter wordt benut. De momenteel in opkomst zijnde tandems combineren commerciële siliciumtechnologie voor de onderste module met daar bovenop liggende perovskiet technologie: deze laatste biedt een zeer efficiënte conversie van ultraviolet en zichtbaar licht en een uitstekende transparantie voor nabij-infraroodlicht.

In tandems met vier terminals (4T: vier elektrische contacten) werken de bovenste en onderste cellen onafhankelijk van elkaar, waardoor het mogelijk is om in dit soort modules verschillende onderste cellen toe te passen. Zowel commerciële PERC-technologie als hoogwaardige technologieën zoals heterojunctie-, TOPCon- of dunnefilm technologie zoals CIGS kunnen in een 4T-tandem worden toegepast zonder noemenswaardige wijzigingen aan de zonnecellen. Bovendien maakt de architectuur met vier terminals het eenvoudig om bifaciale (tweezijdig licht invangende) tandems te implementeren, die de energieopbrengst verder verhogen.