Oggi alla conferenza EU PVSEC, imeco, il polo di ricerca e innovazione leader a livello mondiale nella nanoelettronica, energia e tecnologie digitali, presenta una cella solare tandem a film sottile costituita da una cella superiore in perovskite sviluppata da Imec nell'ambito delle partnership di EnergyVille e Solliance, e una cella CIGS inferiore del Centro per la ricerca sull'energia solare e sull'idrogeno (ZSW, Stoccarda, Germania). La cella tandem risultante da questa collaborazione raggiunge un'efficienza record del 24,6%.

La cella superiore in perovskite nel tandem utilizza la luce nella parte visibile dello spettro solare, mentre la luce nello spettro del vicino IR che passa attraverso la cella di perovskite viene raccolta dalla cella CIGS sottostante. In questo modo, la cella tandem supera in modo significativo le celle indipendenti perovskite e CIGS. Inoltre, sia la perovskite che le celle CIGS sono celle solari a film sottile, aprendo la strada a celle solari flessibili ad alta efficienza e soluzioni fotovoltaiche integrate (BIPV).

Il tandem a 4 terminali è costituito da una cella solare in perovskite impilata sopra una cella CIGS, basato su un concetto di dispositivo completamente scalabile per consentire l'adozione industriale del processo. Il nuovo record di efficienza del 24,6% è stato raggiunto grazie a diverse innovazioni. Prima di tutto, la trasmittanza della cella di perovskite per la luce nel vicino infrarosso è stata migliorata aggiungendo strati di accoppiamento ottico allo stack in tandem e ottimizzando gli elettrodi trasparenti. In secondo luogo, la stessa perovskite è stata ottimizzata in termini di un ampio bandgap di 1,72 eV per una maggiore efficienza in tandem.

La cella CIGS di 0,5 cm² è stata realizzata presso la linea ad alta efficienza di ZSW, impiegando tutti i processi ottimizzati necessari per la preparazione dei dispositivi di registrazione. Era quindi il campione ideale per la combinazione con la cella di perovskite. Ulteriori miglioramenti della tecnologia alla fine apriranno la strada a celle solari tandem a film sottile con efficienze superiori al 30%.

"Lavoriamo su due tipi di celle tandem, " spiega Tom Aernouts, capogruppo per il fotovoltaico a film sottile presso imec/EnergyVille. "Combiniamo la nostra tecnologia all'avanguardia perovskite con celle inferiori al silicio o CIGS. Il vantaggio di CIGS è che si tratta di una tecnologia a film sottile, proprio come la perovskite, e che quindi le celle tandem possono essere fabbricate in un'ampia varietà di forme e dimensioni. Ciò rende possibile l'utilizzo di questa tecnologia nelle applicazioni fotovoltaiche integrate negli edifici. Il lavoro futuro si concentrerà sull'upscaling della tecnologia verso moduli più grandi. Inoltre, esamineremo anche lo sviluppo di soluzioni per celle a due terminali a causa della loro importanza per l'industria fotovoltaica. Alla fine, è l'adozione dei nostri risultati da parte dei nostri partner industriali che è importante."

"Dobbiamo l'efficienza record a due fattori, " afferma il Prof. Dr. Michael Powalla, membro del consiglio di amministrazione e capo della Divisione Fotovoltaica presso ZSW. "Da un lato alla cella di perovskite migliorata, dall'altro a una delle migliori efficienze al mondo per le celle CIGS. Ci sono diversi parametri della cella CIGS che possiamo ottimizzare per quanto riguarda la sua combinazione con la cella superiore in perovskite. Così, ci aspettiamo valori di efficienza ancora migliori in futuro, aprendo la strada a ulteriori riduzioni dei costi."

Questo risultato è il risultato di una duratura collaborazione internazionale di imec, ZSW e Istituto di tecnologia di Karlsruhe.