Met Perovskite/silicium tandems naar een betere prestatie

Belang van tandem-PV

Het hogere rendement dat met tandem-PV behaald wordt draagt bij aan het verlagen van de totale PV-systeemkosten, en vermindert tevens het benodigde oppervlak voor stroomopwekking met PV. Beide aspecten dragen bij aan de transitie naar grootschalig gebruik van duurzame energie in de maatschappij.

De markt

De internationale technologieroadmap voor PV (ITRPV) voorziet dat tandem-PV op basis van kristallijn silicium (c-Si) snel een industrieel product zal worden, en dat het een significant marktaandeel zal hebben verworven in 2025. Vanwege de beperkte beschikbaarheid van land voor PV, en het belang van PV op daken, is de technologie zeer geschikt voor Nederland.

Technologieën

Hybride organisch-anorganische perovskiet dunne-film zonnecellen zijn de belangrijkste kandidaat om gecombineerd te worden met c-Si in een tandemconstructie. Ondezoeksorganisatie Solliance, waar TNO deel van uitmaakt, voert samen met industrie een onderzoeksprogramma uit naar perovskiet-PV-technologie. Samen met academische en industriele partners werkt TNO aan de combinatie van perovskiet dunne-film zonnecellen met c-Si zonnecellen in tandem PV-modules. Op dit moment is al een rendementsverbetering t.o.v. gangbare industriele c-Si cellen behaald van 5 procentpunt. TNO zal naar verwachting nog in 2018 beginnen met een kleinschalige veldtest met tandemmodules. Solliance doet ook onderzoek naar volledig op dunne-film gebaseerde tandem-PV, bijvoorbeeld de combinatie van perosvskiet met CIGS.

TNO

Dankzij een brede kennis van de gehele productieketen, van zonnecel tot PV-systeem, kan TNO ondersteuning en samenwerking bieden op de volgende gebieden:

• Aanpassing van c-Si cel- en moduletechnologie voor een tandemapplicatie. Voorbeelden zijn specifieke toepassingen van polySi gepassiveerde contacten, of conductive backsheet moduletechnologie.
• Integratie van zonnecellen in een tandemmodule, bijvoorbeeld ontwikkeling en toepassing van modulematerialen die geschikt zijn om de perovskiet zonnecel te beschermen tegen weersinvloeden, of het ontwerp van de elektrische interconnecties van de cellen.
• Integraal ontwerp van de tandemstructuur, inclusief karakterisatie, modellering en optimalisatie. Bijvoorbeeld optische analyse en optimalisatie om het hoogste mogelijke rendement te bereiken.
• Versnelde degradatietesten, analyse van en oplossingen voor degradatiemechanismen. Voor perovskiet-zonnecellen zijn interconnectie- en encapsulatiemethodes nodig die afwijken van de standaard c-Si technologieen daarvoor. Een belangrijk doel van het onderzoeksprogramma van TNO is de ontwikkeling van stabiele tandem-modules met een lange levensduur.
• Monitoring, vergaren van energieproductiegegevens, en inzicht in energieopbrengst.