Hoje, na conferência PVSEC da UE, imec, o centro de pesquisa e inovação líder mundial em nanoeletrônica, energia e tecnologias digitais, apresenta uma célula solar tandem de filme fino que consiste em uma célula de perovskita desenvolvida pela Imec dentro das parcerias de EnergyVille e Solliance, e uma célula CIGS inferior do Centro de Pesquisa de Energia Solar e Hidrogênio (ZSW, Stuttgart, Alemanha). A célula tandem resultante dessa colaboração atinge uma eficiência recorde de 24,6 por cento.

A célula superior da perovskita em conjunto usa luz na parte visível do espectro solar, enquanto a luz no espectro de infravermelho próximo que passa pela célula perovskita é coletada pela célula CIGS subjacente. Desta maneira, a célula tandem supera significativamente o desempenho das células autônomas de perovskita e CIGS. Além disso, ambas as células perovskita e CIGS são células solares de película fina, pavimentando o caminho para células solares flexíveis de alta eficiência e construindo soluções fotovoltaicas integradas (BIPV).

O tandem de 4 terminais consiste em uma célula solar perovskita empilhada no topo de uma célula CIGS, baseado em um conceito de dispositivo totalmente escalonável para permitir a adoção industrial do processo. O novo recorde de eficiência de 24,6 por cento foi alcançado graças a várias inovações. Em primeiro lugar, a transmitância da célula perovskita para luz infravermelha próxima foi melhorada adicionando camadas de acoplamento óptico à pilha tandem e otimizando os eletrodos transparentes. Em segundo lugar, a própria perovskita foi otimizada em termos de um largo bandgap de 1,72eV para maior eficiência em tandem.

A célula CIGS de 0,5cm² de tamanho foi feita na linha de alta eficiência em ZSW, empregando todos os processos otimizados necessários para a preparação de dispositivos de registro. Portanto, era a amostra ideal para combinação com a célula de perovskita. Melhorias adicionais na tecnologia abrirão o caminho para células solares tandem de filme fino com eficiências de mais de 30 por cento.

“Trabalhamos com dois tipos de células tandem, "explica Tom Aernouts, líder do grupo de fotovoltaicos de filme fino na imec / EnergyVille. "Combinamos nossa tecnologia de perovskita de última geração com células inferiores de silício ou CIGS. A vantagem do CIGS é que é uma tecnologia de filme fino, assim como perovskita, e que as células em tandem, portanto, podem ser fabricadas em uma ampla variedade de formas e tamanhos. Isso torna possível usar esta tecnologia em aplicações fotovoltaicas integradas em edifícios. O trabalho futuro se concentrará no aprimoramento da tecnologia para módulos maiores. Além disso, também examinaremos o desenvolvimento de soluções para células de dois terminais devido à sua importância para a indústria fotovoltaica. No fim, é a adoção de nossos resultados por nossos parceiros industriais que é importante. "

"Devemos a eficiência do registro a dois fatores, "diz o Prof. Dr. Michael Powalla, membro do Conselho de Administração e chefe da Divisão Fotovoltaica da ZSW. "Por um lado, para a célula de perovskita aprimorada, por outro lado, para uma das melhores eficiências do mundo para células CIGS. Existem vários parâmetros da célula CIGS que podemos otimizar em relação à sua combinação com a célula superior da perovskita. Assim, esperamos valores de eficiência ainda melhores no futuro, abrindo o caminho para novas reduções de custos. "

Esta conquista resulta de uma colaboração internacional duradoura da imec, ZSW e Karlsruhe Institute of Technology.