Review zonnecelmaterialen met hoog rendement gepubliceerd in Science

Onderzoekers van FOM-instituut Amolf analyseren 16 zonnecelmaterialen met een recordrendement tussen de 10 en 29 procent en presenteren strategieën om met lichtmanagement op de nanoschaal het rendement te verhogen en met materiaalkundige innovaties de elektrische eigenschappen van zonnecellen te verbeteren.

Het artikel beschrijft de elektrische kenmerken van 16 fotovoltaïsche materiaalgeometrieën die hebben geleid tot zonnecellen met een recordrendement tussen de 10 en 29%. De auteurs beginnen het artikel met een vergelijking tussen de stroom en spanning van deze zonnecellen en de voorspelde grenswaarden volgens het thermodynamische Shockley-Queisser model. Ze identificeren vervolgens voor alle 16 materialen de belangrijkste beperkende invloeden, zoals energieverlies als gevolg van onvolledige licht-absorptie of incomplete stroomopname. De auteurs bespreken tot slot ook de vooruitzichten voor praktische toepassingen en productie op grote schaal.

Het doel van het Amolf-programma Light Management in New Photovoltaic Materials (LMPV) is het bieden van oplossingen voor de genoemde licht- en stroom-managementproblemen. De onderzoekers ontwikkelden nieuwe concepten ter verbetering van het conversierendement in wafer-gebaseerde Si zonnecellen en dunne-film Si, organische, CuInGaSe en perovskiet zonnecellen. Ook onderzoeken ze alternatieve 3D-technieken om de fundamentele limieten voor zonnecellen met een conventioneel ontwerp te verslaan.

Fotovoltaïsche rendementsrecords worden voortdurend gebroken. Daarom presenteren de auteurs de actuele versies van de grafieken op: http://lmpv.amolf.nl/SQ

Het artikel is geschreven door LMPV-groepsleiders Albert Polman, Erik Garnett en Bruno Ehrler, postdoc Mark Knight, en bezoekend-wetenschapper Wim Sinke (ECN).

Albert Polman, Mark W. Knight, Erik C. Garnett, Bruno Ehrler, Wim C. Sinke, Photovoltaic materials: Present efficiencies and future challenges , Science 352, aad4424 (2016). DOI: 10.1126/science.aad4424

 

 

 

Kortsluitstroom en open spanning-vulfactorprodukt voor 16 zonnecelmateriaalgeometrieën
Met een record rendement van 10 tot 29 procent, genormaliseerd naar grenswaarden volgens het thermodynamische Shockley-Queisser model. Een ideale zonnecel bevindt zich in de rechterbovenhoek. Niet-ideale cellen lijden aan problemen met lichtmanagement (verticale as) of stroommanagement (horizontale as).

bron: Engineersonline.nl