Wetenschappers van Solliance hebben in samenwerking met MiaSole Hi-Tech Corp. een flexibele zonnecel gefabriceerd met een recordbrekend energieomzettingsrendement van 21,5%. De zonnecel combineert twee dunne film zonneceltechnologieën in een 4-terminal tandem zonnecelstapel: een top flexibele semi-transparante perovskite zonnecel met een onderste flexibele koperen indium gallium selenide (CIGS) cel.
Een tandem-zonnecel, die een perovskiet en een Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)-cel combineert, heeft het potentieel voor een hoge omzettingsefficiëntie die zonnecellprestaties met enkele junctie overstijgt dankzij instelbare en complementaire bandafstanden van deze afzonderlijke zonnecellen met dunne film. CIGS-technologie heeft een bewezen staat van dienst als een zeer efficiënte en stabiele zonnetechnologie en is wereldwijd met grote volumes op multi-GW-schaal ingevoerd. CIGS-technologie is met succes gebruikt om flexibele en lichtgewicht cellen en modules met hoge efficiëntie te produceren, die markten aanpakken waar zware en stijve panelen niet kunnen worden gebruikt. Perovskite-zonnecellen hebben, ondanks dat ze een relatief jonge technologie zijn, al een hoge efficiëntie bereikt en beloven goedkope zonnetechnologie op basis van overvloedige materialen. Het combineren van beide technologieën in een flexibele en lichtgewicht verpakking verruimt de horizon van krachtige, flexibele en aanpasbare zonnetechnologie.
Om maximale conversie-efficiënties te realiseren, moeten de absorptie-eigenschappen van de top perovskiet-cel en van de onderste CIGS-cel zodanig worden afgestemd dat ze elkaar aanvullen. De perovskiet-zonnecel werd afgezet op een transparant en flexibel substraat, gebruikte transparante geleidende elektroden en werd geoptimaliseerd voor maximale omzetting van zichtbaar licht en transparantie van infrarood licht om het grootste deel van het infraroodlicht de onderste CIGS-cel te laten bereiken.
De CIGS-bodemcel is ontwikkeld door MiaSolé Hi-Tech, een leverancier van turn-key fabrieken van CIGS en producent van flexibele CIGS-zonnepanelen in Silicon Valley, Californië. De CIGS-cel is gebaseerd op een in de handel verkrijgbare, zeer efficiënte flexibele zonneceltechnologie vervaardigd op lichtgewicht roestvrijstalen folie met behulp van een eigen high-throughput rol-naar-cel sputterproces. Eigenschappen van de onderste cel werden geoptimaliseerd om overeen te komen met het topcellichttransmissiespectrum om hoge tandemcelprestaties te bereiken.
Als resultaat van de gecombineerde expertise van MiaSolé Hi-Tech op het gebied van CIGS-ontwikkeling en -productie en de expertise van het Solliance-team op het gebied van perovskiettechnologie, werd een nieuwe flexibele tandwielcel perovskite / CIGS met recordefficiëntie geproduceerd. “Het optimaliseren van de bandgap van beide cellen was een belangrijke stap in het bereiken van dit resultaat”, aldus Mehrdad Najafi, onderzoeker bij Solliance Solar Research, “Deze resultaten zijn veelbelovend voor de verdere ontwikkeling van flexibele flexibele zonnepanelen met hoge efficiëntie.”
Programmamanager van het Solliance Module Technology Program Hans Linden zegt: “Deze tandemontwikkeling is een perfect voorbeeld van de toegevoegde waarde van nauw samenwerken op schijnbaar verschillende technologieën. Het opbouwen van een sterke relatie en het vestigen van vertrouwen tussen Solliance en MiaSolé zorgde voor een hoge mate van samenwerking, en deze vooruitgang mogelijk gemaakt. De volgende stap is om de efficiëntie verder te verhogen en, nog belangrijker, om deze technologie te schalen naar commerciële cellen en modules.”
“Naarmate single-junction-efficiënties dichter bij de theoretische limieten komen, wordt het verbeteren van de moduleprestaties terwijl de kosten voor $/W continu worden verlaagd, moeilijker”, voegt Director of Technology bij MiaSole Hi-Tech Dmitry Poplavskyy toe: “Wij geloven dat het combineren van onze kern CIGS-technologie met een low-cost perovskite technologie in een tandem-architectuur zal ons in staat stellen om hoge module-efficiënties te bereiken met behoud van lage $/W-kosten.”