Source: eurekalert.org
Alors que le silicium convertit principalement les parties rouges de la lumière solaire en électricité, les composés de pérovskite utilisent principalement les parties bleues du spectre. Une cellule solaire en tandem composée de silicium empilé et de pérovskite atteint ainsi une efficacité nettement plus élevée que chaque cellule individuelle seule.
Le professeur Bernd Stannowski du HZB Institute PVcomB et le professeur Steve Albrecht, qui dirige un Helmholtz Young Investigator Group (YIG) au HZB, ont déjà établi conjointement de nouveaux records pour les cellules solaires tandems monolithiques à plusieurs reprises. Fin 2018, l'équipe a présenté une cellule solaire tandem en silicium avec une pérovskite aux halogénures métalliques qui a atteint une efficacité de 25,5%. Ensuite, Oxford Photovoltaics Ltd. a annoncé une valeur de 28%.
L'équipe HZB peut désormais signaler le prochain enregistrement. La valeur de 29,15 pour cent a été certifiée par l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (ISE) le vendredi 24 janvier et apparaît maintenant dans les graphiques du National Renewable Energy Lab (NREL), USA. Le graphique NREL suit les niveaux d'efficacité croissants pour presque tous les types de cellules solaires depuis 1976. Les composés de pérovskite ne sont inclus que depuis 2013 - et l'efficacité de cette classe de matériau a augmenté plus que dans tout autre matériau depuis lors.
"Nous avons développé une couche de contact d'électrode spéciale pour cette cellule en collaboration avec le groupe du professeur Vytautas Getautis (Université de technologie de Kaunas), et également amélioré des couches intermédiaires", expliquent Eike Köhnen et Amran Al-Ashouri, doctorants du groupe d'Albrecht. La nouvelle couche de contact avec les électrodes a également permis d'améliorer la composition du composé de pérovskite dans le laboratoire HZB HySPRINT. Ce composé est désormais plus stable lorsqu'il est illuminé dans la cellule solaire en tandem et améliore l'équilibre des courants électriques apportés par les cellules supérieure et inférieure. La cellule inférieure en silicium provient du groupe Stannowski et dispose d'une couche supérieure spéciale en oxyde de silicium pour coupler optiquement les cellules supérieure et inférieure.
Tous les procédés utilisés pour réaliser cette cellule d'un centimètre carré conviennent également en principe à de grandes surfaces. La mise à l'échelle à l'aide de processus de dépôt sous vide est très prometteuse, comme les premiers tests l'ont déjà montré.
La limite d'efficacité pratique réaliste pour les cellules tandem en silicium et en pérovskite est d'environ 35%. Ensuite, l'équipe HZB veut franchir la barrière de 30% d'efficacité. Albrecht explique que les premières idées à ce sujet sont déjà en discussion.
