Saksalaisen Helmholtz-Zentrum Berlinin (HZB) professori Steve Albrechtin johtama ryhmä on kehittänyt uudenlaisen tandemaurinkokennon. Uusi rakenne esiteltiin parisen viikkoa sitten EU PVSEC aurinkoenergiakonferenssissa Marseillessa, Ranskassa. Myös Etelä-Koreassa kehitetään myös aiempaa tehokkaampaa ohutkalvokennorakennetta.

Berliinin HZB-yliopistossa kehitetty tandemaurinkokenno yhdistää puolijohdemateriaalit perovskiitin ja CIGS:n ja saavuttaa sertifioidun hyötysuhteen 23,26 prosenttia. Yksi syy tähän menestykseen löytyy kennon orgaanisien molekyylien välikerroksesta. Molekyylit järjestäytyvät itse peittämään jopa karkeat puolijohdepinnat.  Kahden puolijohteen välisten elektrodien häviöt ovat aiemmin olleet tehokkuutta heikentävä ongelma.

Perovskiittien ja klassisten puolijohdemateriaalien yhdistelmä, kuten piin ja kupari-indium-gallium-selenidi (CIGS) -yhdisteiden kanssa tandemaurinkokennoissa, lupaa tulevaisuuden edullisia, korkean suorituskyvyn aurinkomoduuleja.

Tandem-solun aktiivinen pinta-ala on yksi neliön senttimetri ja saavuttaa siten uuden virstanpylvään, koska muut julkistetut perovskiitti-CIGS –tandemkennot ovat toistaiseksi olleet huomattavasti pienempiä.

Yhden neliösenttimetrin kennonala on vakiintunut ennätysten standardiksi, koska se on esivaihe prototyyppien valmistuksessa. Erityisesti monimateriaalisilla kennoilla kennokoon kasvattaminen laboratoriosirusta yhteenkin neliösenttimetriin pudottaa hyötysuhdetta huomattavasti.

Myös eteläkorealaisen Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technologyn (DGIST) tohtori Jin-Kyu Kangin tutkimusryhmä on saavuttanut joustavalle ohutkalvo CZTSSe -aurinkokennon valosähköiselle muunnokselle virallisesti tunnustetun ennätysmäisen 11,4 % hyötysuhteen.

Tämä saavutus saa erityistä huomiota, koska sen massatuotanto on paljon helpompaa käyttämällä edullisia, ympäristöystävällisiä materiaaleja, kuten kuparia (Cu), sinkkiä (Zn), tinaa (Sn). Muissa ohutkalvoaurinkokennoissa (CIGS, CdTe, perovskiitti) käytetään kalliita raskasmetallimateriaaleja, kuten indiumia, lyijyä ja kadmiumia.

Lisää: Nanobitteja (LINKKI) ja HZB:n tiedoteuutinen (LINKKI) ja EU PVSEC2019-kongressin esitys  (LINKKI) sekä eteläkorealaisen DGIST-tutkijaryhmän tiedoteuutinen (LINKKI) ja tiedeartikkeli (LINKKI) Nature Communications -lehdessä.

Kuvat: Swantje Furtak / Helmholtz-Zentrum Berlin