Opbrengstgrens standaard zonnecellen doorbroken

De verbetering is bereikt door een nieuw ontwikkelde perovskietzonnecel te plaatsen op een industriële tweezijdig werkende kristallijnsiliciumzonnecel en deze te integreren in een nieuw cel-ontwerp dat licht van beide kanten oogst.

De combinatie van verschillende soorten zonnecellen in een PV-tandemmodule maakt een fundamenteel beter energie-omzettingsrendement mogelijk dan haalbaar is met één celtype. Dankzij de combinatie van een cel die geoptimaliseerd is voor hoge-energiefotonen met een andere cel die geoptimaliseerd is voor lage-energiefotonen, kan meer elektrische energie uit zonlicht worden gehaald. Bovendien absorbeert het nieuwe ontwerp gelijktijdig het beschikbare licht aan beide zijden. Het samenvoegen van deze twee voordelen in één celontwerp leidt tot de hoge energieopbrengst.

Verbeterde omzetting van zonlicht

Industriële silicium zonnecellen hebben typisch een rendement tussen de 20 en 22%, met uitschieters tot 25% voor bijzondere ontwerpen. Het theoretische maximumrendement voor (laboratorium)silicium zonnecellen is 29,4%, terwijl de praktische rendementsgrens voor industriële silicium zonnecellen wordt geschat op ongeveer 26%. Solliance heeft een nieuw ontwikkelde perovskiet-zonnecel op een industriële tweezijdig werkende kristallijnsiliciumzonnecel geplaatst. Ter vergelijking: een enkel op silicium gebaseerde cel, onder gelijke omstandigheden, levert een equivalent rendement op van slechts 26%. "Het bereiken van de 30%-drempel is de eerste belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van de tweezijdig werkende tandem", verklaart Gianluca Coletti – Program Manager Tandem Technology bij ECN part of TNO. "Ons volgende doel is om te werken aan de schaalbaarheid, integratie en betrouwbaarheid van deze technologie. We willen de time-to-market verkorten en daarom werken we samen met onze partners om deze gereed te maken voor massaproductie.

Tweezijdig werkende PV-panelen zijn al commercieel verkrijgbaar en te zien in verschillende vlaggenschipprojecten. In praktische toepassingen, waaronder grote PV-centrales, verhoogt gereflecteerd en diffuus licht de jaarlijkse elektriciteitsproductie tussen de 10 en 30%. Omdat het invallende licht aan de voor- en achterzijde van het paneel van nature varieert in de loop van de dag en van seizoen tot seizoen, moeten tweezijdig werkende tandemcellen in staat zijn om zich door hun elektrische ontwerp hierop in te stellen. De hier voorgestelde tandemconstructie heeft vier elektrische aansluitingen (twee per cel), waardoor de instelling van de bovenste en onderste cellen apart kan worden geoptimaliseerd van een maximale energieopbrengst.