21 apr Tandem doorbraak door Solliance partners
Solliance partners TNO, imec / EnergyVille en de Technische Universiteit Eindhoven realiseerden een 18,6% efficiënte hoog near infrared transparante perovskiet zonnecel. In een 4T tandemconfiguratie met een efficiënte Panasonic kristallijn silicium (c-Si) cel of met een flexibele Miasolé CIGS-cel, levert deze tandem een nieuw record omzettingsrendement op van respectievelijk 28,7% en 27,0%.
Tandemtechnologie biedt een realistische en aantrekkelijke route om de efficiëntie van commerciële zonnecellen en -modules te verhogen. Photovoltaische tandems bouwen sterk voort op bestaande technologieën en bouwen voort op kennis en ervaringen die al in de industrie beschikbaar zijn. Daarnaast kunnen 4T perovskiet / c-Si tandems breed worden toegepast en zijn ze bijvoorbeeld zeer voordelig in combinatie met bifaciale c-Si zonnecellen die, afhankelijk van het actuele albedo, gemakkelijk een totale stroomopwekkingsdichtheid zo hoog kunnen bereiken als 320 W / m².
Voor deze doorbraak werden de expertises in perovskiet-zonnecelverwerking en prestatie-optimalisatie van Solliance-partners TNO, imec / EnergyVille en TU/e gecombineerd om een efficiënte en near infrared transparante perovskiet-zonnecel te ontwikkelen met een efficiëntie van 18,6%.
Deze perovskiet-zonnecel werd gecombineerd met verschillende typen zonnecellen en zelfs met verschillende celtechnologieën, wat de brede toepasbaarheid van de 4T tandembenadering aantoont:
- met een prototype c-Si Interdigitated Back Contact (IBC) Silicon Hetero Junction (SHJ) -cel van Panasonic, werd een record tandemrendement van 28,7% behaald
- met een commerciële c-Si Metal Wrap Through (MWT) SHJ-cel van Choshu Industry and Co, ontwikkeld door TNO, werd een tandemrendement van 28,2% behaald
- met een commerciële c-Si Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) cel van Solarlab Aiko Europe GmbH werd een tandemrendement van 27,7% behaald
- met een band gap geoptimaliseerde flexibele CIGS-cel van MiaSolé werd een record tandemefficiëntie van 27,0% gerealiseerd.
Al deze resultaten zijn meer dan 1,5% absolute efficiëntieverbeteringen van eerdere records die zijn verkregen binnen de Solliance-samenwerking.
Dr. Mehrdad Najafi met twee samples. (photo: Niels van Loon)
De perovskiet-zonnecel op laboratoriumschaal heeft een afmeting van 9 mm2. De prestatiemeting van de vier terminaltandem is uitgevoerd volgens een algemeen aanvaarde procedure (J. Werner et al. ACS Energy Letters, vol. 1, pp. 474, 2016).
“Deze prestatie werd bereikt door de opto-elektrische eigenschappen van de perovskiet-zonnecel af te stemmen op de optische eigenschappen van de onderste cel.” zegt dr. Dong Zhang van TNO / Solliance. “Vervolgens hebben we de verliesfactoren in de configuratie met vier terminals bepaald en deze stap voor stap geminimaliseerd”, vervolgt Dr. Zhang. “Ten slotte hebben we het lichtbeheer van het complete tandemapparaat geoptimaliseerd, met andere woorden, we hebben de lichtabsorptie in de tandemzonnecel gemaximaliseerd.”
“Deze uitstekende resultaten vormen de basis voor de volgende fase in de ontwikkeling, waarin ook schaalvergroting van het gebied en de processen zijn opgenomen”, zegt dr. Mehrdad Najafi van TNO / Solliance. “Momenteel worden goedkope opschalingsprocessen voor modules met een groot oppervlak en het behoud van dezelfde prestaties ontwikkeld door de Solliance-partners TNO en imec / EnergyVille.”, besluit Dr. Najafi.
About Solliance
Solliance Solar Research is a partnership of research institutes and universities from the Netherlands, Belgium and Germany working in thin-film photovoltaic solar energy. In order to strengthen the region’s position as a world player in solar technology, Solliance offers a platform for alignment of research activities and exchange of information between the partners. Various state-of-the-art laboratories and pilot production lines are jointly used for a common research agenda, which is executed in close cooperation with the solar business community. Solliance’s partners open their lab facilities to new entrants, either from industry or in research.
Contact: Niels van Loon | niels.vanloon@solliance.eu
About TNO
TNO is an independent research organization of the Netherlands and connects people and knowledge to create innovations that boost the competitive strength of industry and the well-being of society in a sustainable way. This is our mission and it is what drives us, the over 3,200 professionals at TNO, in our work every day. We believe in the joint creation of economic and social value and we work in collaboration with partners and focus on different domains:
Buildings, Infrastructure & Maritime: ‘Robust constructions, sustainable use’
The Circular Economy and the Environment: ‘Directing and accelerating sustainability’
Defense, Safety and Security: ‘We’re putting our knowledge and technology to work for safety and security’
Energy: ‘Faster towards a sustainable energy supply’
Healthy living: ‘Focusing on participation, not on the disease’
Industry: ‘Innovating for employment, welfare and well-being’
Information & Communication Technology: ‘Interpreting and accelerating digital transformation’
Strategic Analysis & Policy: ‘Turning complex issues into concrete innovations’
Traffic and Transport: ‘Helping to create live able, sustainable cities’
Innovation with purpose is what TNO stands for. We develop knowledge not for its own sake, but for practical application.
Contact:
Dr. Gianluca Coletti | Photovoltaic Tandem Technology | gianluca.coletti@tno.nl
Dr. Sjoerd Veenstra | Perovskite Technology | sjoerd.veenstra@tno.nl
About imec
Imec is a world-leading research and innovation hub in nanoelectronics, energy and digital technologies. The combination of our widely acclaimed leadership in microchip technology and profound software and ICT expertise is what makes us unique. By leveraging our world-class infrastructure and local and global ecosystem of partners across a multitude of industries, we create groundbreaking innovation in application domains such as healthcare, smart cities and mobility, logistics and manufacturing, energy and education.
As a trusted partner for companies, start-ups and universities we bring together more than 4,000 brilliant minds from almost 100 nationalities. Imec is headquartered in Leuven, Belgium and has distributed R&D groups at a number of Flemish universities, in the Netherlands, Taiwan, USA, and offices in China, India and Japan. In 2019, imec’s revenue (P&L) totalled 640 million euro.
Further information on imec can be found at www.imec-int.com.
Imec is a registered trademark for the activities of imec International (IMEC International, a legal entity set up under Belgian law as a “stichting van openbaar nut”), imec Belgium (IMEC vzw supported by the Flemish Government), imec the Netherlands (Stichting IMEC Nederland, imec Taiwan (IMEC Taiwan Co.), imec China (IMEC Microelectronics (Shanghai) Co. Ltd.), imec India (IMEC India Private Limited), imec San Francisco (IMEC Inc.) and imec Florida (IMEC USA Nanoelectronics Design Center Inc.).
Imec is also a partner in EnergyVille (www.energyville.be), a collaboration of the Flemish research centers KU Leuven, VITO, imec and UHasselt in the field of sustainable energy and intelligent energy systems.
Contact: Jade Liu, Press Officer // T +32 16 28 16 93 // M +32 495 71 74 52 // Jade.Liu@imec.be
Eindhoven University of Technology
TU/e profiles itself as a leading, international university specialized in engineering science & technology, with major research activities in the field of solar energy. Within the field of hybrid perovskite solar cells and in collaboration with Solliance, research is carried out at the departments of Chemical Engineering and Chemistry (Prof. R.A.J. Janssen) and Applied Physics (Prof. M. Creatore). The research encompasses the synthesis and characterization of hybrid perovskite solar cells as well as interface engineering by atomic layer deposition.
About MiaSolé
About MiaSolé
MiaSolé Hi-Tech Corp. is a total solution provider of rollable thin film solar technology. MiaSolé’s proprietary turnkey equipment lines, CIGS process technologies, CIG sputtering target technologies, advanced automation and spare parts services provide customers everything they need to produce their own innovative high-efficiency solar products. Founded in 2004, MiaSolé has evolved into the world leader in thin-film solar module efficiency and offers the largest commercially available rollable shatterproof solar modules up to 540w/piece at weight 2.2 kg/m². For more information on MiaSolé, please visit http://www.miasole.com/.
