Toshiba-Durchbruch: Tandem-Solarzelle erreicht 26,6 % Wirkungsgrad mit Kupfer(I)-oxid

Toshiba hat mit einer Tandem-Solarzelle, die Kupfer(I)-oxid integriert, bei der Photovoltaik-Technologie einen bedeutenden Meilenstein erreicht und einen Umwandlungswirkungsgrad von sechsundzwanzig Komma sechs Prozent erzielt. Kupfer(I)-oxid ist aufgrund seiner großen Bandlücke von zwei Komma eins sieben Elektronenvolt ein äußerst vielversprechendes Material für obere Zellen. Diese große Bandlücke ermöglicht es ihm, kürzere Lichtwellenlängen effizient zu absorbieren, während der übrige Spektralbereich der unteren Zelle überlassen wird. Um das letztendliche kommerzielle Ziel von dreißig Prozent Wirkungsgrad zu erreichen, schätzen Forschende, dass die obere Zelle einen Wirkungsgrad von zwölf bis dreizehn Prozent erreichen muss, während die untere Zelle siebzehn bis achtzehn Prozent liefern muss.

Eine große technische Herausforderung bei dieser Entwicklung war die Zunahme der Grenzflächenreflexion innerhalb der mehrschichtigen Filmstruktur. Durch detaillierte Simulationen entdeckten die Ingenieure von Toshiba, dass diese hohe Reflexion durch den niedrigen Brechungsindex der ursprünglichen n-Typ-Schicht verursacht wurde. Um dieses Problem zu beheben, führten sie Titandioxid, ein Material, das für seinen hohen Brechungsindex bekannt ist, in die n-Typ-Schicht ein. Diese innovative Anpassung verringerte die Lichtreflexion im Wellenlängenbereich um fünfhundert Nanometer erfolgreich. Dadurch zeigte Toshiba, dass sich hohe Effizienz und hohe Transmittanz in der oberen Zelle gleichzeitig erreichen lassen, und das bei Beibehaltung der zentralen Stromerzeugungseigenschaften. Dieser Durchbruch eröffnet neue Möglichkeiten für die flexible, hocheffiziente Solarintegration auf Elektrofahrzeugen und Gebäudefassaden.