PERCISTAND – Development of all thin-film PERovskite on CIS TANDem photovoltaics
Schattingen veronderstellen dat een verhoogde efficiëntie van fotovoltaïsche (PV) systemen, boven de Shockley-Queisser-limiet voor één junctie, samenhangt met het maken van tandemmodules. Het door de EU gefinancierde PERCISTAND-project zal zich richten op de ontwikkeling van innovatieve materialen en processen voor dunne perovskieten op chalcogenide-tandemapplicaties. Het project zal vier-terminal tandemzonnecellen en prototypen op glazen substraten testen. Het doel is om efficiëntie, stabiliteit en grootschalige produceerbaarheid te verkrijgen voor dunnefilm PV die kan concurreren met bestaande commerciële PV-technologieën. De resultaten van het project zullen de EU als de belangrijkste marktspeler profileren in onderzoek en productie van dunnefilm PV.
Om de efficiëntie van fotovoltaïsche (PV) systemen te verhogen tot boven de Shockley-Queisser-limiet voor één junctie bieden tandemmodules een realistische oplossing. PERCISTAND richt zich op de ontwikkeling van geavanceerde materialen en processen voor dunnefilm perovskiet op chalcogenide tandemmodules. Deze tandemconfiguratie bevindt zich vandaag in een vroeg ontwikkelingsstadium.
De nadruk bij PERCISTAND ligt op de ontwikkeling van tandemzonnecellen en -modules met 4 terminals op glazen substraten, maar ook op stroom- en spanningafgestemde 2-terminals proof-of-concept structuren worden overwogen. Belangrijkste onderzoeksactiviteiten zijn de ontwikkeling en optimalisatie van CuovSe2-apparaten met een grote bandbreedte aan de bovenkant en een lage bandbreedte aan de onderkant , geschikte transparante geleidende oxiden en integratie in tandemconfiguraties. De focus ligt op het verkrijgen van een hoge efficiëntie, stabiliteit en maakbaarheid van grote oppervlakken, tegen lage productiekosten en een lage ecologische voetafdruk.
De efficiëntiedoelstelling is 30% op celniveau en 25% op moduleniveau. Betrouwbaarheid en stabiliteit, getest in overeenstemming met de International Electrotechnical Commission (IEC) -normen, moeten commercieel beschikbare PV-technologieën evenaren. Hoge maakbaarheid betekent dat alle toegepaste technologieën schaalbaar zijn tot 20 × 20 cm2, gebruikmakend van duurzame en goedkope materialen en processen. De kosten en de impact op het milieu worden beoordeeld in overeenstemming met de International Organization for Standardization (ISO) en moeten concurrerend zijn met bestaande commerciële PV-technologieën.
Dergelijke tandemconfiguraties presteert aanzienlijk beter dan zowel de stand-alone perovskiet- en chalcogenide-applicaties, maar ook de beste single-junction silicium-modules. De ontwikkeling zal voornamelijk plaatsvinden op glassubstraten, maar ook toepasbaar zijn op flexibele substraten en dus interessant voor het bouwen van geïntegreerde fotovoltaïsche (BIPV) oplossingen, een belangrijke markt voor dunnefilm PV. Daarom heeft de uitkomst een groot potentieel om het leiderschap van de EU op het gebied van onderzoek en fabricage van dunnefilm PV te versterken en terug te winnen.
Wat is de rol van EnergyVille binnen het project?
EnergyVille / imec: De imec-onderzoekers van EnergyVille coördineren het project. Ze richten zich op:
- de ontwikkeling van chalcogenide met lage bandafstand en perovskiet-zonnepanelen met brede bandafstand.
- de integratie van deze configuraties in tandemarchitecturen met de integratie van geschikte oxide-gebaseerde tussenlagen.
- opschalen van apparaten op labschaal naar minimodules.
- structurele en morfologische karakterisering en elektrische metingen.
De belangrijkste onderzoeksfaciliteiten worden onze volledige verwerkingslijn voor perovskiet en chalcogenide dunneilfm PV zonnecellen en -modules tot 30×30 cm2.
EnergyVille / VITO: De VITO-eenheid voor duurzame energie en gebouwde omgeving zal de leider zijn voor de effectbeoordeling (energieopbrengstmodellering, milieubeoordeling en techno-economische beoordeling).
EnergyVille / UHasselt: De onderzoeksgroep Milieu-economie houdt zich bezig met techno-economische beoordeling (TEA). De groep Electrical Systems Engineering houdt zich bezig met gestapelde en monolithische tandemontwikkeling en elektrische modellering. De Nanostructure Physics Group zal werken aan Pb-vrije perovskietmaterialen en hun implementatie in tandemzonnecellen.
