ENGINEERINGNET.BE - De nieuwe zonnecel is gemaakt van hetzelfde materiaal als 95% van alle huidige zonnecellen, maar presteert veel beter, met een efficiëntie van 26,81%.
Dit is het resultaat van een samenwerking tussen LONGi, één van 's werelds meest toonaangevende producenten van hoogwaardige zonnecellen, de Chinese Sun Yat-Sen University en TU Delft.
Het team optimaliseerde het ontwerp van de zonnecel door gebruik te maken van een sterk verbeterde 'nanokristallijn-silicium gatencontactlaag'. Zo'n nieuwe laag was al langer bekend als een theoretische mogelijkheid, maar is niet eerder succesvol in de praktijk gebracht.
Deze nieuwe laag zorgt voor minder weerstand in de geleiding van elektra, wat resulteert in een hoger stroomomzettingsrendement dan alle andere soorten zonnecellen op basis van kristallijn-silicium.
Onderzoekers van LONGi ontwikkelden deze nieuwe technologie op standaard siliciumwafers van industriële kwaliteit, waardoor de technologie vrijwel onmiddellijk toepasbaar is bij de productie van zonnepanelen.
Sun Yat-Sen University analyseerde hoe elektra precies door de nieuwe lagen stroomt. Het team keek naar cellen met deze lagen in vergelijking tot cellen zonder deze lagen. Zij ontdekten dat de cellen met de nieuwe lagen beter elektra geleiden omdat zij een lage activeringsenergie hebben als zij precies goed zijn geplaatst.
Zij onthulden dat het bulk-Augerproces steeds belangrijker wordt naarmate de oppervlakte-recombinatie afneemt in sterk gepassiveerde silicium heterojunctie zonnecellen. De bereikte kwaliteit van de oppervlaktepassivering is zo groot dat de vulfactor en het omzettingsrendement kunnen worden verbeterd.
"Ons werk vormt een grote vooruitgang in het onderzoek naar de elektrische prestaties van gatcontacten, wat gunstig is voor heterojuncties, hybriden en alle zonnecellen op basis van silicium" zegt professor Pingqi Gao van Sun Yat-Sen University.
Geavanceerde modellering, uitgevoerd door TU Delft, speelde een centrale rol bij het realiseren van de innovatie. Met nieuwe modellen kon het team de energiebarrières op de interfaces die de achterste verbinding van de LONGi-zonnecel vormen, gedetailleerd in kaart brengen.
Op deze manier kon het verzamelpad van gaten over de interfaces worden geanalyseerd, wat de uitstekende prestaties van het apparaat verklaart.
"Het is geweldig om in echte apparaten met een groot oppervlak te kunnen zien wat we theoretisch hadden voorspeld als de beste combinatie van materiaaleigenschappen voor gat-contactlagen om ideaal gatentransport in dit soort cellen te bereiken", zegt Paul Procel, postdoctoraal onderzoeker aan TU Delft.
"Het vakmanschap dat LONGi heeft bereikt bij het aanbrengen van ultradunne lagen met fijne controle over hun opto-elektrische eigenschappen is verbluffend. De modellering van hun zonnecellen verlegt de grens van wat we bedoelen met ideale kristallijne siliciumapparaten", aldus hoogleraar Olindo Isabella van TU Delft.
