Het Amerikaanse NREL, het Zwitserse CSEM en EPFL hebben een belangrijke symbolische stap voorwaarts gezet. Samen waren zij in staat om het hoge potentieel van op silicium gebaseerde multijunctionele zonnecellen te demonstreren: zij verhoogden het rendement van III-V / Si zonnecellen tot 32,8% voor 2 overgangen (junctions) en 35,9% voor 3 overgangen (junctions).
Deze prestaties, gepubliceerd in Nature Energy, zijn onderdeel van het streven om het rendement van silicium gebaseerde zonnecellen te verbeteren, waardoor deze aanpak z’n vruchten afwerpt.
De bestaande fotovoltaïsche (PV) markt wordt gedomineerd door zonnepanelen met 1 overgang (single-junction) silicium zonnecellen met een rendement tussen 17% en 22%. Net als vele onderzoekscentra en industriële spelers werken het NREL, het CSEM en het EPFL met multi-junctioncellen, een technologie die silicium combineert met een cel die het licht van de zon beter absorbeert.
De overgang van een single-junction cel naar multi-junction zonnecel kan het rendement verhogen terwijl het nog steeds profiteert van de kosteneffectieve fabricageproces in het maken van silicium zonnecellen.
Het NREL en Zwitserse wetenschappers hebben zich gewijd aan het maken van zonnecellen met meer dan 30% rendement. In januari 2016 kon dit team van onderzoekers al een record van 29,8% rendement op hun naam schrijven.
Het NREL en het CSEM tonen het potentieel voor deze nieuwe generatie zonnecellen. Door samen te werken heeft dit team van wetenschappers hun positie als de beste experts in deze technologie bevestigt. Een rendement van 32,8% werd bereikt voor een dubbele junction zonnecel, gemaakt door de combinatie van NREL’s GaAs topcel en CSEM’s silicium heterojunction bottom cell en een rendement van 35,9% werd bereikt door een triple junction zonnecel te combineren met een GaInP/GaAs topcel van het NREL en silicium heterojunction bottom cell van het CSEM.
Stephanie Essig van EPFL is hoofdauteur van het nieuw onderzoeksblad dat is gepubliceerd in het recente nummer van Nature Energy. Hierin worden de stappen beschreven om het rendement van de multi-junction cel te verbeteren en de stappen die nodig zijn om hun productiekosten te verlagen.
“Deze ontwikkeling is opmerkelijk omdat het voor het eerst laat zien dat silicium gebaseerde tandemcellen rendementen kunnen bieden die concurreren met duurdere multijunctionele cellen die volledig bestaan uit III-V materialen. Het opent de deur om geheel nieuwe, multi-junction zonnecelmaterialen en structuren te ontwikkelen.
Deze records tonen aan dat het combineren van kristallijne silicium en andere materialen de weg voorwaarts is om het rendement van de zonne-energie te verbeteren”