Gianluca Coletti

Onderzoeksgebied

Een dergelijke snelle ontwikkeling is uitzonderlijk en uniek voor de PV-industrie, en mijn onderzoek draagt bij aan dit succesverhaal. Daarbij richt ik me met name op oplossingen voor de uitdagingen van vandaag en de innovaties van morgen. We werken aan het verbeteren van de betrouwbaarheid en levensduur van conventionele modules door middel van snelle en effectieve in-line technieken en materiaalonderzoek. In de nabije toekomst zullen we niet langer gebonden zijn aan de rendementsbeperkingen als gevolg van de huidige losse units door gebruik te gaan maken van tandem-PV-technologie. Het is ons doel om de LCOE (Levelized Cost of Electricity) verder te verlagen en de energietransitie en de dominantie van zonne-energie te versnellen door het rendement van PV-kabels te verbeteren en hun levensduur te verlengen. Met mijn collega's van TNO Energietransitie, binnen de Solliance-samenwerking en met onze industriële en academische partners streef ik ernaar om de conversie-efficiëntie aantoonbaar op te schalen tot boven de 30% door middel van betrouwbare en industrieel toepasbare tandem-pv-modules.

Recente resultaten

We zijn weer een stap verder gekomen als het gaat om technische oplossingen dankzij de combinatie van de gebruikelijke siliciumtechnologie met de nieuw onderzochte transparante perovskietcellen. Daarbij werden de enorme voordelen van tandemtechnologie bevestigd. We hebben aangetoond dat de tandemarchitectuur verder kan worden gecombineerd met bifaciale technologie om een extreem hoog rendement te bereiken, op basis van kennis en producten die zichzelf al hebben bewezen in de markt.  Begin 2020 is er een bifaciale tandem gepresenteerd met een vermogensdichtheid die hoger lag dan de fundamentele limiet van siliciumtechnologie. Hiermee werd internationaal aangetoond dat een combinatie van betaalbare, uiterst efficiënte tandemtechnologie met bifaciale modules technologisch gezien de volgende stap zou moeten zijn. Het onderzoek, dat samen met promovendi van de University of New South Wales werd uitgevoerd, betrof twee aspecten van onderzoek naar zonnecellen: aan de ene kant de ontwikkeling van geavanceerde tandemmodules met twee terminals. Hierbij werden de bij TNO ontwikkelde transport- en passivatielagen voor het eerst gecombineerd met bij de UNSW ontwikkelde modules met een grote bandkloof, wat belangrijke resultaten opleverde. Door dit onderzoek kregen we meer inzicht in de eigenschappen die nodig zijn om dergelijke lagen nog beter te maken. Aan de andere kant werd er verder onderzoek gedaan naar de onderliggende oorzaak van defecten die de prestaties van zonnecellen van kristallijn silicium beïnvloeden. Hierbij werd gekeken naar de rol van stikstof in silicium en het effect daarvan op degradatie van de modules op de lange termijn. Daarnaast leidde de bij UNSW opgebouwde kennis over geavanceerde hydrogenering, die werd ingezet om degradatie van siliciumcellen als gevolg van licht en hoge temperaturen te beperken, tot de toekenning van een gezamenlijk project dat bedoeld is om deze kennis over te dragen naar de Nederlandse markt voor zonne-energie, gesubsidieerd door de Topsector Energie van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat, geïmplementeerd door de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland. Binnen dit project kunnen PV-modules worden doorontwikkeld en kan er meer kennis worden opgedaan om de energieopbrengst te verhogen in omgevingen met een lagere zonnestraling en een lagere gebruikstemperatuur, zoals in Nederland. Op 1 februari 2020 werd Gianluca Coletti benoemd tot Adjunct Professor aan de School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering, Faculty of Engineering van de University of New South Wales, Sydney, Australië. Sinds 2021 is Gianluca Coletti lid van de redactieraad van Solar Energy Materials & Solar Cells bij ScienceDirect van Elsevier.

Begeleiding van promovendi

• Zhuangyi Zhou
• Benjamin Phua

Belangrijkste publicaties

• Bifacial four-terminal perovskite/silicon tandem solar cells and modules, G Coletti, SL Luxembourg, LJ Geerligs, V Rosca, AR Burgers, Y Wu, ..., ACS
• Energy Letters 5 (5), 1676-1680 (2020) Sensitivity of state‐of‐the‐art and high efficiency crystalline silicon solar cells to metal impurities, G Coletti, Progress in Photovoltaics: Research and Applications 21 (5), 1163-1170 (2013)
• Impact of metal contamination in silicon solar cells, G Coletti, PCP Bronsveld, G Hahn, W Warta, D Macdonald, B Ceccaroli, ..., Advanced Functional Materials 21 (5), 879-890 (2011)
• Effect of iron in silicon feedstock on p-and n-type multicrystalline silicon solar cells, G Coletti, R Kvande, VD Mihailetchi, LJ Geerligs, L Arnberg, EJ Øvrelid, Journal of applied physics 104 (10), 104913 (2008)
• Millisecond minority carrier lifetimes in n-type multicrystalline silicon, A Cuevas, MJ Kerr, C Samundsett, F Ferrazza, G Coletti, Applied Physics Letters 81 (26), 4952-4954 (2002)