Forskarna från Finlands Aalto-universitet och Universitat Politècnica de Catalunya har uppnått en rekordhög effektivitet på 22,1% på nanostrukturerade kiselsolceller som certifierats av Fraunhofer ISE CalLab. En nästan 4% absolut ökning av deras tidigare rekord uppnås genom att applicera en tunn passiverande film på nanostrukturerna genom Atomic Layer Deposition, och genom att integrera alla metallkontakter på cellens baksida.

Ytrekombinationen har länge varit flaskhalsen för svarta kiselsolceller och har hittills begränsat celleffektiviteten till endast blygsamma värden. De nya rekordcellerna består av en tjock ryggkontaktad struktur som är känd för att vara mycket känslig för rekombinationen av den främre ytan. Den certifierade externa kvanteffektiviteten på 96% vid 300 nm våglängd visar att det ökade ytrekombinationsproblemet inte längre existerar och för första gången begränsar det svarta kislet inte den slutliga energiomvandlingseffektiviteten.

Resultaten publiceras online i Naturnanoteknik .

För nordiska förhållanden

"Energiomvandlingseffektiviteten är inte den enda parametern som vi bör titta på, "förklarar professor Hele Savin från Aalto University, som samordnade studien. På grund av svarta cellers förmåga att fånga solstrålning från låga vinklar, de genererar mer elektricitet redan under en dag jämfört med de traditionella cellerna.

"Detta är en fördel särskilt i norr, där solen lyser från låg vinkel en stor del av året. Vi har visat att på vintern Helsingfors, svarta celler genererar betydligt mer elektricitet än traditionella celler även om båda cellerna har identiska effektivitetsvärden, "tillägger hon.

Inom en snar framtid, teamets mål är att tillämpa tekniken på andra cellstrukturer - i synnerhet tunna och multikristallina celler.

"Våra rekordceller tillverkades med kisel av p-typ, som är känd för att drabbas av föroreningsrelaterad nedbrytning. Det finns ingen anledning till att ännu högre effektivitet inte kan uppnås med kisel av n-typ eller mer avancerade cellstrukturer, "Savin förutspår.

Utvecklingen av de celler som tillverkades förra året kommer att fortsätta i det kommande "BLACK" -projektet, stöds av Europeiska unionen, där professor Savin tillsammans med sitt team kommer att utveckla tekniken ytterligare i samarbete med industrin.

"Ytan på de bästa cellerna i studien var redan 9 cm2. Detta är en bra utgångspunkt för att uppskala resultaten till fulla skivor och hela vägen till industriell skala."