Una nuova cella solare da record mondiale sviluppata da HZB combina i semiconduttori perovskite e CIGS in una cella tandem monolitica a "due terminali". A causa delle tecnologie a film sottile utilizzate, tali celle tandem sopravvivono molto più a lungo nello spazio e possono anche essere prodotte su film flessibili. La nuova cella tandem raggiunge un'efficienza certificata del 24,16%.

Le celle tandem combinano due semiconduttori che convertono parti diverse dello spettro luminoso in energia elettrica. I composti di perovskite ad alogenuri metallici utilizzano principalmente le parti visibili dello spettro, mentre i semiconduttori CIGS convertono la luce infrarossa. cellule CIGS, che sono costituiti da rame, indio, gallio e selenio, possono essere depositati come film sottili con uno spessore totale di soli 3 o 4 micrometri; gli strati di perovskite sono molto più sottili, a 0,5 micrometri. La nuova cella solare tandem realizzata in CIGS e perovskite ha quindi uno spessore ben al di sotto dei 5 micrometri, che consentirebbe la produzione di moduli solari flessibili.

"Questa combinazione è anche estremamente leggera e stabile contro l'irradiazione, e potrebbe essere adatto per applicazioni nella tecnologia satellitare nello spazio, " dice il Prof. Dr. Steve Albrecht, HZB. Questi risultati, ottenuto in una vasta collaborazione, sono stati appena pubblicati sulla rinomata rivista Joule .

"Questa volta, abbiamo collegato la cella inferiore (CIGS) direttamente con la cella superiore (perovskite) in modo che la cella tandem abbia solo due contatti elettrici, cosiddetti terminali, " spiega il dott. Christian Kaufmann di PVcomB presso HZB, che ha sviluppato la cellula di fondo CIGS con il suo team. "L'introduzione del rubidio ha notevolmente migliorato il materiale dell'assorbitore CIGS".

Albrecht e il suo team hanno depositato nel laboratorio HySPRINT di HZB lo strato di perovskite direttamente sullo strato grezzo di CIGS. "Abbiamo usato un trucco che avevamo sviluppato in precedenza, " spiega l'ex postdoc del gruppo di Albrecht Dr. Marko Jošt, che ora è uno scienziato all'Università di Lubiana, Slovenia. Hanno applicato le cosiddette molecole SAM allo strato CIGS, che formano uno strato monomolecolare auto-organizzato, migliorare il contatto tra perovskite e CIGS.

La nuova cella tandem CIGS in perovskite raggiunge un'efficienza del 24,16%. Questo valore è stato ufficialmente certificato dal CalLab del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE).

Poiché tali celle tandem "a due terminali" costituite da CIGS e perovskite rappresentano ora una categoria separata, il National Renewable Energy Lab NREL, NOI., ha creato un nuovo ramo sulla famosa carta NREL per questo scopo. Questo grafico mostra lo sviluppo dell'efficienza per quasi tutti i tipi di celle solari dal 1976. I composti di perovskite sono stati inclusi solo dal 2013:l'efficienza di questa classe di materiali è aumentata più rapidamente di qualsiasi altro materiale.