Revolutie in zonne-energie: 33,1% rendement dankzij nieuwe passivering!

Revolutie in zonne-energie: 33,1% rendement dankzij nieuwe passivering!

Een internationaal onderzoeksteam bestaande uit de Koning Abdullah Universiteit voor Wetenschap en Technologie (KAUST), de Universiteit van Freiburg en het Fraunhofer Instituut voor Zonne-energiesystemen ISE heeft opmerkelijke vooruitgang geboekt in de efficiëntie van perovskiet-silicium tandemzonnecellen. Deze innovatieve zonnecellen combineren een perovskiet-bovencel met een silicium-ondercel en maken gebruik van geavanceerde passivatiemethoden om efficiëntieverbeteringen te bereiken die veel groter zijn dan voorheen mogelijk was. Dr. Oussama Er-Raji, hoofdauteur en postdoctoraal onderzoeker bij INATECH aan de Universiteit van Freiburg, rapporteert indrukwekkende resultaten die zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science.

Terwijl conventionele siliciumzonnecellen een maximale efficiëntie van 29,4 procent behalen, konden de gepassiveerde tandemzonnecellen een efficiëntie tot wel 33,1 procent behalen. De behandelde cellen hadden ook een nullastspanning van 2,01 volt. Dit is een aanzienlijke vooruitgang, aangezien de tot nu toe gebruikte passivatietechnologie beperkt was tot vlakke oppervlakken. De nieuwe methode van passivering, door het afzetten van 1,3-diaminopropaandihydrojodide op oneffen oppervlakken, is cruciaal gebleken.

Innovatieve passivatie voor de toekomst

Passivering verbetert niet alleen de efficiëntie van de cellen, maar verhoogt ook de geleidbaarheid en de vulfactor. Wat vooral opmerkelijk is, is dat de passivatie bij perovskietzonnecellen de hele laag aantast, in tegenstelling tot siliciumzonnecellen waar het alleen de bovenste lagen aantast. Deze ontdekking zou als basis kunnen dienen voor toekomstig onderzoek en biedt veelbelovende perspectieven voor de ontwikkeling van nog krachtigere zonnecellen

De resultaten hangen nauw samen met het Fraunhofer-vuurtorenproject “MaNiTU” en andere initiatieven zoals “PrEsto” en “Perle”, die worden gefinancierd door het federale ministerie van Economische Zaken en Energie (BMWE). Deze projecten richten zich niet alleen op het verhogen van de efficiëntie, maar ook op de duurzaamheid van zonnecellen.

Compatibiliteit van efficiëntie en duurzaamheid

Daarnaast onderzoeken onderzoekers van het bedrijf Fraunhofer materialen met een perovskietkristalstructuur, waarbij ze ontdekten dat alleen loodhoudende perovskieten hoge efficiënties kunnen bereiken. Hoewel deze materialen momenteel efficiënt zijn, ligt een uitdaging in het vinden van alternatieve, niet-giftige, loodvrije materialen. Ondanks deze uitdagingen hebben wetenschappers aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het ontwikkelen van zeer efficiënte demonstratoren. Een voorbeeld is een perovskiet-silicium tandemzonnecel met een oppervlakte van ruim 100 vierkante centimeter, gemaakt door zeefdrukmetallisatie.

De geavanceerde recyclingprocessen die in de projecten worden onderzocht, kunnen een circulaire economie voor loodhoudende perovskieten mogelijk maken. Dit onderzoek, dat zich bezighoudt met de productie van nieuwe materialen en de ontwikkeling van geschikte productieprocessen, is van cruciaal belang om de fotovoltaïsche technologie weer op de voorgrond van het mondiale concurrentievermogen te brengen.

Als onderdeel van “MaNiTU” werden ook nieuwe productieprocessen ontwikkeld die een hoogwaardige dunne film perovskiet mogelijk maken. Een geïntegreerde productielijn pakt de temperatuurgevoeligheid van de perovskietcellen aan, waardoor een productie onder de 100 °C nodig is om de kwaliteit van de frontcontactstructuren te garanderen. Deze technologische vooruitgang demonstreert het potentieel dat nog niet volledig is benut op het gebied van zonne-energie.

Samenvattend laat het wetenschappelijke werk zien dat de toekomst van perovskiet-silicium tandemzonnecellen veelbelovend is en dat zowel efficiëntie als duurzaamheid centraal staan. Dit innovatieve onderzoeksteam stelt een belangrijk pad voor de volgende generatie zonnetechnologieën voor.