Tandemzonnecellen met perovskiet: nanostructuren helpen op veel manieren

Tandemzonnecellen gemaakt van perovskiet en silicium maken aanzienlijk hogere efficiënties mogelijk dan alleen siliciumzonnecellen. Tandemcellen van de HZB hebben al meerdere wereldrecords behaald. Meest recent, in november 2021, behaalden HZB-onderzoeksteams een gecertificeerde efficiëntie van 29,8% met een tandemcel gemaakt van perovskiet en silicium. Dit was een absoluut wereldrecord dat acht maanden ongeslagen aan de top stond. Pas in de zomer van 2022 slaagde een Zwitsers team van EPFL erin deze waarde te overtreffen.

Drie HZB-teams werkten nauw samen voor de recordbrekende tandemcel. Nu presenteren ze de details in Natuur Nanotechnologie. Het tijdschrift nodigde hen ook uit om een ​​onderzoeksbriefing te schrijven, waarin ze hun werk samenvatten en een vooruitblik geven op toekomstige ontwikkelingen.

Texturen verbetert de prestaties

“Onze competenties vullen elkaar heel goed aan”, zegt prof. dr. Christiane Becker, die de wereldrecordcel ontwikkelde met het team onder leiding van dr. Bernd Stannowski (silicium bodemcel) en prof. dr. Steve Albrecht (perovskiet bovenste cel) . Het team van Becker introduceerde een nano-optische structuur in de tandemcel: een zacht gegolfde nanotextuur op het siliciumoppervlak.

“Het meest verrassende is dat deze textuur verschillende voordelen tegelijk biedt: het vermindert reflectieverliezen en zorgt voor een meer regelmatige perovskietfilmvorming”, zegt Becker. Bovendien vermindert een diëlektrische bufferlaag op de achterkant van het silicium parasitaire absorptie bij nabij-infrarode golflengten.

De onderzoekers concluderen dat op maat gemaakte nanotexturen kunnen helpen om perovskiet-halfgeleidermaterialen op verschillende niveaus te verbeteren. Deze resultaten zijn niet alleen waardevol voor tandemzonnecellen gemaakt van perovskiet en silicium, maar ook voor op perovskiet gebaseerde light-emitting diodes.