Alors que le silicium convertit principalement les parties rouges de la lumière du soleil en électricité, les composés pérovskites utilisent principalement les portions bleues du spectre. Une cellule solaire en tandem composée de silicium et de pérovskite empilés atteint ainsi un rendement nettement supérieur à celui de chaque cellule individuelle.

Prof. Bernd Stannowski du HZB Institute PVcomB et Prof. Steve Albrecht, qui dirige un Helmholtz Young Investigator Group (YIG) au HZB, ont déjà établi conjointement à plusieurs reprises de nouveaux records pour les cellules solaires tandem monolithiques. Fin 2018, l'équipe a présenté une cellule solaire tandem en silicium avec une pérovskite aux halogénures métalliques qui a atteint un rendement de 25,5%. Ensuite, Oxford Photovoltaics Ltd. a annoncé une valeur de 28 pour cent.

L'équipe HZB peut maintenant signaler le prochain enregistrement. La valeur de 29,15 pour cent a été certifiée par l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (ISE) vendredi, 24 janvier et apparaît maintenant dans les charts du National Renewable Energy Lab (NREL), ETATS-UNIS. Le graphique NREL suit les niveaux d'efficacité croissants de presque tous les types de cellules solaires depuis 1976. Les composés de pérovskite ne sont inclus que depuis 2013 - et l'efficacité de cette classe de matériaux a augmenté plus que dans tout autre matériau depuis lors.

"Nous avons développé une couche de contact d'électrode spéciale pour cette cellule en collaboration avec le groupe du Prof. Vytautas Getautis (Kaunas University of Technology), et aussi des couches intermédiaires améliorées, " expliquent Eike Köhnen et Amran Al-Ashouri, doctorants dans le groupe d'Albrecht. La nouvelle couche de contact d'électrode a également permis d'améliorer la composition du composé pérovskite dans le laboratoire HZB HySPRINT. Ce composé est maintenant plus stable lorsqu'il est éclairé dans la cellule solaire en tandem et améliore l'équilibre des courants électriques apportés par les cellules supérieure et inférieure. La cellule inférieure en silicium provient du groupe de Stannowski et comporte une couche supérieure spéciale en oxyde de silicium pour coupler optiquement les cellules supérieure et inférieure.

Tous les procédés utilisés pour réaliser cette cellule d'un centimètre carré sont également adaptés en principe aux grandes surfaces. La mise à l'échelle à l'aide de procédés de dépôt sous vide est très prometteuse, comme l'ont déjà montré les premiers tests.

La limite d'efficacité pratique réaliste pour les cellules tandem constituées de silicium et de pérovskite est d'environ 35 %. Prochain, l'équipe HZB veut briser la barrière des 30 pour cent d'efficacité. Albrecht explique que les premières idées à ce sujet sont déjà en discussion.