Une nouvelle cellule solaire record du monde développée par HZB combine les semi-conducteurs pérovskite et CIGS en une cellule tandem monolithique « à deux bornes ». En raison des technologies de couches minces utilisées, de telles cellules tandem survivent beaucoup plus longtemps dans l'espace et peuvent même être produites sur des films flexibles. La nouvelle cellule tandem atteint un rendement certifié de 24,16 %.

Les cellules tandem combinent deux semi-conducteurs qui convertissent différentes parties du spectre lumineux en énergie électrique. Les composés pérovskites aux halogénures métalliques utilisent principalement les parties visibles du spectre, tandis que les semi-conducteurs CIGS convertissent la lumière infrarouge. Cellules CIGS, qui sont constitués de cuivre, indium, gallium et sélénium, peuvent être déposés sous forme de couches minces d'une épaisseur totale de 3 à 4 micromètres seulement; les couches de pérovskite sont beaucoup plus fines, à 0,5 micromètre. La nouvelle cellule solaire tandem composée de CIGS et de pérovskite a ainsi une épaisseur bien inférieure à 5 micromètres, qui permettrait la production de modules solaires flexibles.

"Cette combinaison est également extrêmement légère et stable contre l'irradiation, et pourrait convenir aux applications de la technologie satellitaire dans l'espace, " déclare le Prof. Dr. Steve Albrecht, HZB. Ces résultats, obtenu dans une grande collaboration, viennent de paraître dans la célèbre revue Joule .

"Cette fois, nous avons connecté la cellule du bas (CIGS) directement avec la cellule du haut (pérovskite) de sorte que la cellule tandem n'a que deux contacts électriques, ce qu'on appelle des terminaux, " explique le Dr Christian Kaufmann de PVcomB à HZB, qui a développé la cellule inférieure CIGS avec son équipe. "L'introduction du rubidium a considérablement amélioré le matériau absorbant CIGS."

Albrecht et son équipe ont déposé dans le laboratoire HySPRINT à HZB la couche de pérovskite directement sur la couche rugueuse CIGS. "Nous avons utilisé une astuce que nous avions développée auparavant, " explique l'ancien post-doctorant du groupe d'Albrecht Dr. Marko Jošt, qui est maintenant scientifique à l'Université de Ljubjana, Slovénie. Ils ont appliqué des molécules dites SAM à la couche CIGS, qui forment une couche monomoléculaire auto-organisée, améliorer le contact entre la pérovskite et le CIGS.

La nouvelle cellule tandem pérovskite CIGS atteint un rendement de 24,16 %. Cette valeur a été officiellement certifiée par le CalLab de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (ISE).

Étant donné que ces cellules tandem « à deux terminaux » constituées de CIGS et de pérovskite représentent désormais une catégorie distincte, le National Renewable Energy Lab NREL, NOUS., a créé une nouvelle branche sur la fameuse carte NREL à cet effet. Ce graphique montre l'évolution de l'efficacité de presque tous les types de cellules solaires depuis 1976. Les composés de pérovskite ne sont inclus que depuis 2013 - l'efficacité de cette classe de matériau a augmenté plus rapidement que tout autre matériau.