Font: solliance.eu
D'esquerra a dreta: Yifeng Zhao (TU-Delft), Mehrdad Najafi (TNO), Valerio Zardetto (TNO) i Dong Zhang (TNO) (foto de Niels van Loon)
EINDHOVEN, 26 de setembre de 2022 - TNO, TU Eindhoven, imec i TU Delft, socis de Solliance, van unir forces per impulsar encara més l'eficiència de conversió de les cèl·lules solars en tàndem més enllà dels límits dels mòduls fotovoltaics comercials (PV) actuals. Per primera vegada, els dispositius tàndem de perovskita/silici de quatre terminals amb cèl·lula superior certificada superen la barrera del 30 per cent. Aquesta eficiència tan alta permet més potència per metre quadrat i menys cost per kWh. El resultat es presenta durant la 8a Conferència Mundial sobre Conversió d'Energia Fotovoltaica (WCPEC-8) a Milà i s'ha aconseguit combinant la cèl·lula solar de perovskita emergent amb tecnologies convencionals de cèl·lules solars de silici. La cèl·lula de perovskita que presenta contactes transparents i forma part de la pila tàndem ha estat certificada de manera independent.
A més, aconseguir una alta densitat de potència crearà més oportunitats per integrar aquestes cèl·lules solars en elements de construcció i construcció, de manera que es pugui cobrir més superfície existent amb mòduls fotovoltaics. Trencar la barrera del 30% és, per tant, un gran pas per accelerar la transició energètica i millorar la seguretat energètica reduint la dependència dels combustibles fòssils.
EL MILLOR DELS DOS MÓNS
Els dispositius en tàndem poden assolir una eficiència més alta que les cèl·lules solars d'unió única a causa d'una millor utilització de l'espectre solar. Els tàndems actualment emergents combinen la tecnologia comercial de silici per al dispositiu inferior amb la tecnologia perovskita: aquesta última ofereix una conversió altament eficient de la llum ultraviolada i visible i una excel·lent transparència a la llum infraroja propera. En els dispositius en tàndem de quatre terminals (4T), les cel·les superior i inferior funcionen de manera independent entre elles, cosa que permet aplicar diferents cel·les inferiors en aquest tipus de dispositius. La tecnologia comercial PERC, així com les tecnologies premium com l'heterounió o TOPCon o la tecnologia de pel·lícula fina com CIGS es poden implementar en un dispositiu tàndem 4T sense pràcticament cap modificació a les cèl·lules solars. A més, l'arquitectura de quatre terminals facilita la implementació de tàndems bifacials per augmentar encara més el rendiment energètic.
Investigadors dels Països Baixos i Bèlgica han millorat amb èxit l'eficiència de les cèl·lules de perovskita semitransparents fins a un 19,7 per cent amb una àrea de 3 × 3 mm2 tal com certifica ESTI (Itàlia). "Aquest tipus de cèl·lula solar té un contacte posterior altament transparent que permet que més del 93 per cent de la llum infraroja propera arribi al dispositiu inferior. Aquest rendiment es va aconseguir optimitzant totes les capes de les cèl·lules solars de perovskita semitransparent mitjançant simulacions òptiques i elèctriques avançades. com a guia per al treball experimental al laboratori". diu el doctor Mehrdad Najafi de TNO. "El dispositiu de silici és una cèl·lula solar d'heterounió de 20 × 20- mm2 d'ample amb una passivació superficial optimitzada, òxids conductors transparents i contactes frontals amb placa de Cu per a l'extracció de portadors d'última generació", diu l'estudiant de doctorat de Yifeng Zhao a TU Delft, els resultats de la qual han estat revisats recentment per parells. El dispositiu de silici apilat òpticament sota la perovskita contribueix amb un 10,4% de punts d'eficiència a la conversió total d'energia solar.
Combinat, el 30,1 per cent és l'eficiència de conversió d'aquests dispositius tàndem 4T que no coincideixen amb l'àrea que funcionen de manera independent. La millor eficiència del món es mesura segons els procediments generalment acceptats.
FUTUR DE QUATRE MÒDULS FV TÀNDEM TERMINALS
Això no és tot, la combinació d'aquesta cèl·lula de perovskita altament transparent amb altres tecnologies basades en silici, com ara el contacte posterior (embolcall metàl·lic i cèl·lules de contacte posterior interdigitades) i les cèl·lules solars TOPCon també ha proporcionat eficiències de conversió properes al 30 per cent. Això demostra el potencial de les cèl·lules solars de perovskita altament transparent i la seva flexibilitat per combinar-se amb tecnologies ja comercialitzades.
Aquestes millors eficiències mundials obtingudes en una multitud de tecnologies existents són una fita més cap al desplegament industrial. "Ara coneixem els ingredients i som capaços de controlar les capes que es necessiten per assolir una eficiència superior al 30 per cent. Un cop combinats amb l'experiència en escalabilitat i el coneixement reunits en els últims anys per portar el material i els processos a una gran àrea, podem centrar-nos amb el nostre socis industrials per portar aquesta tecnologia amb eficiències superiors al 30 per cent a la producció en massa", diu el professor Gianluca Coletti, director de programa de tecnologia i aplicació fotovoltaica en tàndem a TNO.
