Les absorbeurs de silicium convertissent principalement la partie rouge du spectre solaire très efficacement en énergie électrique, tandis que les parties bleues sont partiellement perdues sous forme de chaleur. Pour réduire cette perte, la cellule au silicium peut être combinée avec une cellule solaire supplémentaire qui convertit principalement les parties bleues.

Les équipes de HZB ont déjà acquis une vaste expérience avec ce type de cellules tandem. Un complément particulièrement efficace au silicium conventionnel est le matériau hybride appelé pérovskite. Il a une bande interdite de 1,6 électron-volt avec des composants organiques et inorganiques. Cependant, il est très difficile de munir la couche de pérovskite d'un contact frontal transparent. Alors que le dépôt par pulvérisation d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) est une pratique courante pour les cellules solaires au silicium inorganique, cette technique détruit les composants organiques d'une cellule pérovskite.

Aujourd'hui, un groupe dirigé par le professeur Norbert Nickel a introduit une nouvelle solution. Le Dr Marc Gluba et le doctorant Felix Lang ont mis au point un procédé pour recouvrir uniformément la couche de pérovskite avec du graphène. Le graphène est constitué d'atomes de carbone qui se sont arrangés en un réseau en nid d'abeilles bidimensionnel formant un film extrêmement mince qui est hautement conducteur et hautement transparent.

Dans un premier temps, les scientifiques favorisent la croissance du graphène sur une feuille de cuivre à partir d'une atmosphère de méthane à environ 1000 degrés Celsius. Pour les étapes suivantes, ils stabilisent la couche fragile avec un polymère qui protège le graphène de la fissuration. Dans l'étape suivante, Felix Lang grave la feuille de cuivre. Cela lui permet de transférer le film de graphène protégé sur la pérovskite. "Ceci est normalement effectué dans l'eau. Le film de graphène flotte à la surface et est repêché par la cellule solaire, pour ainsi dire. Cependant, dans ce cas cette technique ne fonctionne pas, car les performances de la pérovskite se dégradent avec l'humidité. Il fallait donc trouver un autre liquide qui n'attaque pas la pérovskite, est pourtant aussi semblable à l'eau que possible", explique Gluba.

Des mesures ultérieures ont montré que la couche de graphène est un contact frontal idéal à plusieurs égards. Grâce à sa haute transparence, aucune énergie solaire n'est perdue dans cette couche. Mais le principal avantage est qu'il n'y a pas de pertes de tension en circuit ouvert, qui sont couramment observés pour les couches d'ITO pulvérisées. Cela augmente l'efficacité de conversion globale. « Cette solution est relativement simple et peu coûteuse à mettre en œuvre », dit Nickel. "Pour la première fois, nous avons réussi à implémenter du graphène dans une cellule solaire à pérovskite. Cela nous a permis de construire un appareil tandem à haute efficacité. »