Mentre il silicio converte principalmente le porzioni rosse della luce solare in elettricità, i composti di perovskite utilizzano principalmente le porzioni blu dello spettro. Una cella solare tandem composta da silicio impilato e perovskite raggiunge quindi un'efficienza significativamente maggiore rispetto a ogni singola cella da sola.

Prof. Bernd Stannowski dell'Istituto HZB PVcomB e Prof. Steve Albrecht, che dirige un Helmholtz Young Investigator Group (YIG) presso HZB, hanno già stabilito insieme nuovi record per le celle solari tandem monolitiche in diverse occasioni. Alla fine del 2018, il team ha presentato una cella solare tandem fatta di silicio con una perovskite ad alogenuri metallici che ha raggiunto un'efficienza del 25,5%. Poi Oxford Photovoltaics Ltd. ha annunciato un valore del 28 per cento.

Ora il team HZB può segnalare il prossimo record. Il valore del 29,15% è stato certificato venerdì dal Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE), 24 gennaio e ora compare nelle classifiche del National Renewable Energy Lab (NREL), STATI UNITI D'AMERICA. Il grafico NREL ha monitorato i crescenti livelli di efficienza per quasi tutti i tipi di celle solari dal 1976. I composti di perovskite sono stati inclusi solo dal 2013 e da allora l'efficienza di questa classe di materiale è aumentata più che in qualsiasi altro materiale.

"Abbiamo sviluppato uno speciale strato di contatto dell'elettrodo per questa cella in collaborazione con il gruppo del Prof. Vytautas Getautis (Kaunas University of Technology), e anche strati intermedi migliorati, " spiegano Eike Köhnen e Amran Al-Ashouri, dottorandi nel gruppo di Albrecht. Il nuovo strato di contatto dell'elettrodo ha anche permesso di migliorare la composizione del composto di perovskite nel laboratorio HZB HySPRINT. Questo composto è ora più stabile quando illuminato nella cella solare in tandem e migliora l'equilibrio delle correnti elettriche fornite dalle celle superiore e inferiore. La cella inferiore in silicio proviene dal gruppo Stannowski e presenta uno speciale strato superiore in ossido di silicio per l'accoppiamento ottico delle celle superiore e inferiore.

Tutti i processi utilizzati per realizzare questa cella di un centimetro quadrato sono adatti in linea di principio anche per grandi superfici. L'ampliamento con l'aiuto dei processi di deposizione sotto vuoto è molto promettente, come hanno già dimostrato i primi test.

Il limite realistico di efficienza pratica per le celle tandem in silicio e perovskite è di circa il 35%. Prossimo, il team HZB vuole infrangere la barriera di efficienza del 30%. Albrecht spiega che le idee iniziali per questo sono già in discussione.