Zonne-energie-efficiëntie-tabellen (versie 53) Van www.onlinelibrary.wiley

- Apr 09, 2019-

Van: www.onlinelibrary.wiley.com


1. INLEIDING

Sinds januari 1993 publiceert " Progress in Photovoltaics " zes maandelijkse overzichten van de hoogst bevestigde rendementen voor een reeks fotovoltaïsche cel- en moduletechnologieën. 1 - 3 Door richtlijnen te geven voor het opnemen van resultaten in deze tabellen, biedt dit niet alleen een gezaghebbende samenvatting van de huidige stand van de techniek, maar worden onderzoekers ook aangemoedigd om onafhankelijke bevestiging van resultaten te zoeken en resultaten op gestandaardiseerde basis te rapporteren. In versie 33 van deze tabellen zijn 3 resultaten bijgewerkt naar het nieuwe internationaal aanvaarde referentiespectrum (International Electrotechnical Commission IEC 60904-3, Ed 2, 2008).

Het belangrijkste criterium voor het opnemen van resultaten in de tabellen is dat ze onafhankelijk moeten zijn gemeten door een erkend testcentrum dat elders is vermeld. 2 Er wordt een onderscheid gemaakt tussen drie verschillende in aanmerking komende definities van celgebied: totaal gebied, diafragmagebied en aangewezen verlichtingsgebied, zoals ook elders gedefinieerd 2 (merk op dat, als maskering wordt gebruikt, maskers een eenvoudige diafragmageometrie moeten hebben, zoals vierkant , rechthoekig of cirkelvormig). "Efficiëntie van het actieve gebied" is niet inbegrepen. Er zijn ook bepaalde minimumwaarden van het gezochte gebied voor de verschillende apparaattypes (boven 0,05 cm2 voor een concentratorcel, 1 cm2 voor een eenzonecel, 800 cm2 voor een module en 200 cm2 voor een "submodule" ).

Resultaten worden gerapporteerd voor cellen en modules gemaakt van verschillende halfgeleiders en voor subcategorieën binnen elke halfgeleidergroep (bijv. Kristallijne, polykristallijne en dunne film). Vanaf Versie 36 wordt de spectrale responsinformatie opgenomen (indien mogelijk) in de vorm van een grafiek van de externe kwantumefficiëntie (EQE) versus de golflengte, hetzij als absolute waarden, hetzij genormaliseerd naar de piekmeetwaarde. Stroom-voltage (IV) curven zijn ook waar mogelijk opgenomen vanaf versie 38. Een grafische samenvatting van de voortgang over de eerste 25 jaar waarin de tabellen zijn gepubliceerd, is opgenomen in Versie 51. 2

De hoogst bevestigde "one sun" cel en module resultaten worden vermeld in de tabellen 1-4 . Alle wijzigingen in de tabellen uit de eerder gepubliceerde 1 zijn vetgedrukt. In de meeste gevallen wordt een literatuurreferentie verstrekt die het gerapporteerde resultaat of een vergelijkbaar resultaat beschrijft (lezers die verbeterde referenties identificeren, zijn welkom om ze in te dienen bij de hoofdauteur). Tabel 1 geeft een samenvatting van de best gerapporteerde metingen voor "one-sun" (niet-concentrator) single-junction cellen en submodules.

Tabel 1. Bevestigde single-junction terrestrische cel- en submodule-efficiëntie gemeten onder het globale AM1.5-spectrum (1000 W / m 2 ) bij 25 ° C (IEC 60904-3: 2008, ASTM G-173-03 global)
Classificatie Efficiëntie,% Gebied, cm 2 V oc , V J sc , mA / cm 2 Vulfactor,% Testcentrum (datum) Omschrijving
Silicium
Si (kristallijne cel) 26,7 ± 0,5 79.0 (da) 0,738 42,65 uur 84.9 AIST (3/17) Kaneka, n-type achterste IBC 4
Si (multikristallijne cel) 22,3 ± 0,4 b 3.923 (ap) 0,6742 41.08 c 80.5 FhG-ISE (8/17) FhG-ISE, n-type 5
Si (submodule met dunne overdracht) 21,2 ± 0,4 239.7 (ap) 0.687 d 38,50 d , e 80.3 NREL (4/14) Solexel (35 μm dik) 6
Si (minimodule dunne film) 10,5 ± 0,3 94.0 (ap) 0.492 d 29,7 d , f 72.1 FhG-ISE (8/07) CSG Solar (<2 μm="" op="" glas)="">7
III-V-cellen
GaAs (dunne filmcel) 29,1 ± 0,6 0.998 (ap) 1,1272 29.78 g 86.7 FhG-ISE (10/18) Alta-apparaten 8
GaAs (multikristallijn) 18,4 ± 0,5 4.011 (t) 0,994 23.2 79.7 NREL (11/95) RTI, Ge substraat 9
InP (kristallijne cel) 24,2 ± 0,5 b 1.008 (ap) 0,939 31.15 uur 82.6 NREL (3/13) NREL 10
Dunne film chalcogenide
CIGS (cel) 22,9 ± 0,5 1.041 (da) 0,744 38.77 uur 79.5 AIST (11/17) Solar Frontier 11 , 12
CdTe (cel) 21.0 ± 0.4 1.0623 (ap) 0,8759 30.25 e 79.4 Newport (8/14) Eerste zonne-energie, op glas 13
CZTSSe (cel) 11,3 ± 0,3 1.1761 (da) 0,5333 33,57 g 63.0 Newport (10/18) DGIST, Korea 14
CZTS (cel) 10.0 ± 0.2 1.113 (da) 0,7083 21.77 a 65.1 NREL (3/17) UNSW 15
Amorfe / microkristallijne
Si (amorfe cel) 10,2 ± 0,3 i, b 1.001 (da) 0.896 16.36 e 69.8 AIST (7/14) AIST 16
Si (microkristallijne cel) 11,9 ± 0,3 b 1.044 (da) 0.550 29.72 a 75.0 AIST (2/17) AIST 16
perovskite
Perovskite (cel) 20,9 ± 0,7 i , j 0.991 (da) 1.125 24.92 c 74.5 Newport (7/17) KRICT 17
Perovskite (minimodule) 17,25 ± 0.6 j, l 17.277 (da) 1.070 d 20,66 d , h 78.1 Newport (5/18) Microquanta, 7 seriële cellen 18
Perovskite (submodule) 11,7 ± 0,4 i 703 (da) 1.073 d 14.36 d , h 75.8 AIST (3/18) Toshiba, 44 seriële cellen 19
Kleurstof gevoelig
Kleurstof (cel) 11,9 ± 0,4 j , k 1.005 (da) 0,744 22.47 n 71.2 AIST (9/12) Scherpe 20
Dye (minimodule) 10,7 ± 0,4 j , l 26.55 (da) 0.754 d 20.19 d , o 69.9 AIST (2/15) Scherp, 7 seriële cellen 21
Dye (submodule) 8,8 ± 0,3 j 398.8 (da) 0.697 d 18.42 d , p 68.7 AIST (9/12) Sharp, 26 seriële cellen 22
Biologisch
Organisch (cel) 11,2 ± 0,3 q 0.992 (da) 0.780 19.30 e 74.2 AIST (10/15) Toshiba 23
Organisch (minimodule) 9,7 ± 0,3 q 26.14 (da) 0.806 d 16.47 d, o 73.2 AIST (2/15) Toshiba (cellen uit de 8-serie) 23
  • Afkortingen: AIST, Japanese National Institute of Advanced Industrial Science and Technology; (ap), diafragmagebied; a-Si, amorfe silicium / waterstoflegering; CIGS, CuIn 1-y Ga y Se 2 ; CZTS, Cu 2 ZnSnS 4 ; CZTSSe, Cu 2 ZnSnS 4-y Se y ; (da), aangewezen verlichtingsgebied; FhG-ISE, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme; nc-Si, nanokristallijn of microkristallijn silicium; (t), totale oppervlakte.

  • een spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in versie 50 van deze tabellen.

  • b Niet gemeten in een extern laboratorium.

  • c Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in Versie 51 van deze tabellen.

  • d Gerapporteerd op basis van "per cel".

  • e Spectrale responsen en stroom-spanningscurve gerapporteerd in versie 45 van deze tabellen.

  • f Opnieuw gekalibreerd vanaf de oorspronkelijke meting.

  • g Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in de huidige versie van deze tabellen.

  • h Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in Versie 52 van deze tabellen.

  • i Gestabiliseerd door 1000 uur blootstelling aan 1 zonlicht op 50 C.

  • j Eerste uitvoering. Referenties 67 , 68 bespreken de stabiliteit van vergelijkbare apparaten.

  • k Gemiddelde van voorwaartse en achterwaartse bewegingen bij 150 mV / s (hysteresis ± 0,26%).

  • l Gemeten met behulp van 13 punt IV sweep met constante bias tot data constant op 0,05% niveau.

  • m Initiële efficiëntie. Referentie 71 geeft een overzicht van de stabiliteit van vergelijkbare apparaten.

  • n Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in versie 41 van deze tabellen.

  • o Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in versie 46 van deze tabellen.

  • p Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in Versie 43 van deze tabellen.

  • q Initiële prestaties. Referenties 69 , 70 bespreken de stabiliteit van vergelijkbare apparaten.

Tabel 2. "Opmerkelijke uitzonderingen" voor cellen en submodules met één knoop: "Top dozijn" bevestigde resultaten, geen klasse records, gemeten onder het globale AM1.5 spectrum (1000 Wm -2 ) bij 25 ° C (IEC 60904-3: 2008, ASTM G-173-03 global)
Classificatie Efficiëntie,% Gebied, cm 2 V oc , V J sc , mA / cm 2 Vulfactor,% Testcentrum (datum) Omschrijving
Cellen (silicium)
Si (kristallijn) 25.0 ± 0.5 4,00 (da) 0.706 42.7 a 82.8 Sandia (3/99) b UNSW p-type PERC boven- / achterkantcontacten 24
Si (kristallijn) 25,8 ± 0,5 c 4.008 (da) 0,7241 42,87 d 83.1 FhG-ISE (7/17) FhG-ISE, n-type boven- / achterkant contacten 25
Si (kristallijn) 26,1 ± 0,3 c 3.9857 (da) 0,7266 42,62 e 84.3 ISFH (2/18) ISFH, achter IBC 26 van het p-type
Si (groot) 26,6 ± 0,5 179.74 (da) 0,7403 42,5 f 84.7 FhG-ISE (11/16) Kaneka, n-type achterste IBC 4
Si (multikristallijn) 22,0 ± 0,4 245,83 (t) 0,6717 40,55 d 80.9 FhG-ISE (9/17) Jinko solar, groot p-type 27
Cellen (III-V)
GaInP 21,4 ± 0,3 0.2504 (ap) 1,4932 16.31 g 87.7 NREL (9/16) LG-elektronica, hoge bandafstand 28
GaInAsP / GaInAs 32,6 ± 1,4 c 0.248 (ap) 2.024 19.51 d 82.5 NREL (10/17) NREL, monolithische tandem 29
Cellen (chalcogenide)
CdTe (dunne film) 22,1 ± 0,5 0.4798 (da) 0,8872 31.69 uur 78.5 Newport (11/15) Eerste zonne-energie op glas 30
CZTSSe (dunne film) 12,6 ± 0,3 0.4209 (ap) 0,5134 35.21 i 69.8 Newport (7/13) IBM-oplossing gegroeid 31
CZTSSe (dunne film) 12,6 ± 0,3 0.4804 (da) 0,5411 35.39 65.9 Newport (10/18) DGIST, Korea 14
CZTS (dunne film) 11.0 ± 0.2 0,2339 (da) 0,7306 21.74 f 69.3 NREL (3/17) UNSW op glas 32
Cellen (andere)
Perovskiet (dunne film) 23,7 ± 0,8 j , k 0.0739 (ap) 1,1697 25.40 l 79.8 Newport (9/18) ISCAS, Beijing 33
Organisch (dunne film) 15,6 ± 0,2 m 0.4113 (da) 0,8381 25.03 l 74.5 NREL (11/18) Sth China U. - Central Sth U. 34
  • Afkortingen: AIST, Japanese National Institute of Advanced Industrial Science and Technology; (ap), diafragmagebied; CIGSSe, CuInGaSSe; CZTS, Cu 2 ZnSnS 4 ; CZTSSe, Cu 2 ZnSnS 4-y Se y ; (da), aangewezen verlichtingsgebied; FhG-ISE, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme; ISFH, Instituut voor onderzoek naar zonne-energie, Hamelen; NREL, National Renewable Energy Laboratory; (t), totale oppervlakte.

  • een spectrale respons gerapporteerd in versie 36 van deze tabellen.

  • b Opnieuw gekalibreerd vanaf de oorspronkelijke meting.

  • c Niet gemeten in een extern laboratorium.

  • d Spectrale respons en stroom-spanningsgrafieken gerapporteerd in Versie 51 van deze tabellen.

  • e Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in Versie 52 van deze tabellen.

  • f Spectrale respons- en stroom-spanningsgrafieken gerapporteerd in Versie 50 van deze tabellen.

  • g Spectrale respons en stroom-spanningsgrafieken gerapporteerd in Versie 49 van deze tabellen.

  • h Spectrale respons en / of stroom-spanningsgrafieken gerapporteerd in versie 46 van deze tabellen.

  • i Spectrale respons en stroom-spanningsgrafieken gerapporteerd in Versie 44 van deze tabellen.

  • j Stabiliteit niet onderzocht. Referenties 69 , 70 documentstabiliteit van vergelijkbare apparaten.

  • k Gemeten met behulp van een 13-punts IV-sweep met een constante spanningsafwijking tot de stroom als onveranderd wordt bepaald.

  • l Spectrale respons en stroom-voltage curve gerapporteerd in de huidige versie van deze tabellen.

  • m Langdurige stabiliteit niet onderzocht. Referenties 69 , 70 documentstabiliteit van vergelijkbare apparaten.

Tabel 3. Bevestigde meeraderige terrestrische cel- en submodule-efficiënties gemeten onder het globale AM1.5-spectrum (1000 W / m 2 ) bij 25 ° C (IEC 60904-3: 2008, ASTM G-173-03 global)
Classificatie Efficiëntie,% Gebied, cm 2 Voc, V Jsc, mA / cm 2 Vulfactor,% Testcentrum (datum) Omschrijving
III-V multijuncties
5 knoopcel (gebonden) 38,8 ± 1,2 1.021 (ap) 4,767 9,564 85.2 NREL (7/13) Spectrolab, 2-terminal 35
(2.17 / 1.68 / 1.40 / 1.06 / 0.73 eV)
InGaP / GaAs / InGaAs 37,9 ± 1,2 1.047 (ap) 3.065 14.27 a 86.7 AIST (2/13) Scherp, 2 term. 36
GaInP / GaAs (monolithisch) 32,8 ± 1,4 1.000 (ap) 2.568 14.56 b 87.7 NREL (9/17) LG-elektronica, 2 termijnen.
Multijuncties met c-Si
GaInP / GaAs / Si (mech.stack) 35,9 ± 0,5 c 1.002 (da) 2,52 / 0,681 13.6 / 11.0 87,5 / 78,5 NREL (2/17) NREL / CSEM / EPFL, 4-term. 37
GaInP / GaAs / Si (wafer bonded) 33,3 ± 1,2 c 3.984 (ap) 3.127 b 12.7 b 83.5 FhG-ISE (8/17) Fraunhofer ISE, 2-term. 38
GaInP / GaAs / Si (monolithisch) 22,3 ± 0,8 c 0.994 (ap) 2.619 10.0 d 85.0 FhG-ISE (10/18) Fraunhofer ISE, 2-term. 39
GaAsP / Si (monolithisch) 20.1 ± 1.3 3.940 (ap) 1.673 14.94 e 80.3 NREL (5/18) OSU / SolAero / UNSW, 2-term.
GaAs / Si (mech. Stack) 32,8 ± 0,5 c 1.003 (da) 1,09 / 0,683 28.9 / 11.1 e 85.0 / 79.2 NREL (12/16) NREL / CSEM / EPFL, 4-term. 37
Perovskite / Si (monolithisch) 27,3 ± 0,8 f 1.090 (da) 1.813 19.99 d 75.4 FhG-ISE (6/18) Oxford PV 40
GaInP / GaInAs / Ge, Si (spectrale split-minimodule) 34,5 ± 2,0 27.83 (ap) 2,66 / 0,65 13.1 / 9.3 85,6 / 79,0 NREL (4/16) UNSW / Azur / Trina, 4-term. 41
a-Si / nc-Si multijuncties
a-Si / nc-Si / nc-Si (dunne film) 14,0 ± 0,4 g , c 1.045 (da) 1.922 9.94 uur 73.4 AIST (5/16) AIST, 2-term. 42
a-Si / nc-Si (dunnefilmcel) 12,7 ± 0,4 g , c 1,000 (da) 1.342 13.45 i 70.2 AIST (10/14) AIST, 2-term. 16
Opmerkelijke uitzondering
Perovskite / CIGS j 22,4 ± 1,9 f 0.042 (da) 1.774 17,3 g 73.1 NREL (11/17) UCLA, 2-term. 43
GaInP / GaAs / GaInAs 37,8 ± 1,4 0.998 (ap) 3.013 14.60 d 85.8 NREL (1/18) Microlink (ELO) 44
  • Afkortingen: AIST, Japanese National Institute of Advanced Industrial Science and Technology; (ap), diafragmagebied; a-Si, amorfe silicium / waterstoflegering; (da), aangewezen verlichtingsgebied; FhG-ISE, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme; nc-Si, nanokristallijn of microkristallijn silicium; (t), totale oppervlakte.

  • een spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in versie 42 van deze tabellen.

  • b Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in Versie 51 van deze tabellen.

  • c Niet gemeten in een extern laboratorium.

  • d Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in de huidige versie van deze tabellen.

  • e Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in versie 50 of 52 van deze tabellen.

  • f Initiële efficiëntie. Verwijzingen 67 , 68 bespreken de stabiliteit van vergelijkbare op perovskiet gebaseerde apparaten.

  • g Gestabiliseerd door 1000 uur blootstelling aan 1 zonlicht op 50 C.

  • h Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in Versie 49 van deze tabellen.

  • i Spectrale responsen en stroom-spanningscurve gerapporteerd in Versie 45 van deze tabellen.

  • j Gebied te klein om te kwalificeren als volledig klassenrecord.

Tabel 4. Bevestigde terrestrische module-efficiëntie gemeten onder het globale AM1.5-spectrum (1000 W / m 2 ) bij een celtemperatuur van 25 ° C (IEC 60904-3: 2008, ASTM G-173-03 global)
Classificatie Effic.,% Gebied, cm 2 V oc , V Ik sc , A FF,% Testcentrum (datum) Omschrijving
Si (kristallijn) 24,4 ± 0,5 13177 (da) 79.5 5.04 a 80.1 AIST (9/16) Kaneka (108 cellen) 4
Si (multikristallijn) 19,9 ± 0,4 15143 (ap) 78,87 4.795 a 79.5 FhG-ISE (10/16) Trina solar (120 cellen) 45
GaAs (dunne film) 25,1 ± 0,8 866.45 (ap) 11.08 2.303 b 85.3 NREL (11/17) Alta-apparaten 46
CIGS (Cd gratis) 19,2 ± 0,5 841 (ap) 48.0 0.456 b 73.7 AIST (1/17) Zonne-grens (70 cellen) 47
CdTe (dunne film) 18,6 ± 0,5 7038.8 (da) 110.6 1.533 d 74.2 NREL (4/15) Eerste solaire, monolithische 48
a-Si / nc-Si (tandem) 12,3 ± 0,3 f 14322 (t) 280.1 0.902 f 69.9 ESTI (9/14) TEL solar, Trubbach labs 49
perovskite 11,6 ± 0,4 g 802 (da) 23.79 0.577 uur 68.0 AIST (4/18) Toshiba (22 cellen) 19
Biologisch 8,7 ± 0,3 g 802 (da) 17.47 0,569 d 70.4 AIST (5/14) Toshiba 23
multi-junctie
InGaP / GaAs / InGaAs 31,2 ± 1,2 968 (da) 23.95 1.506 83.6 AIST (2/16) Scherp (32 cellen) 50
Opmerkelijke uitzondering
CIGS (groot) 15,7 ± 0,5 9703 (ap) 28.24 7.254 i 72.5 NREL (11/10) Miasole 51
  • Afkortingen: (ap), diafragmagebied; a-Si, amorfe silicium / waterstoflegering; a-SiGe, amorf silicium / germanium / waterstoflegering; CIGSS, CuInGaSSe; (da), aangewezen verlichtingsgebied; Efficiëntie, efficiëntie; FF, vulfactor; nc-Si, nanokristallijn of microkristallijn silicium; (t), totale oppervlakte.

  • een spectrale respons en stroomvoltage curve gerapporteerd in versie 49 van deze tabellen.

  • b Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in Versie 50 of 51 van deze tabellen.

  • c Spectrale respons en / of stroomspanningskromme gerapporteerd in Versie 47 van deze tabellen.

  • d Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in Versie 45 van deze tabellen.

  • e Gestabiliseerd bij de fabrikant tot het niveau van 2% volgens de IEC-procedure voor herhaalde metingen.

  • f Spectrale respons en / of stroomspanningskromme gerapporteerd in versie 46 van deze tabellen.

  • g Eerste uitvoering. Referenties 67 , 70 bespreken de stabiliteit van vergelijkbare apparaten.

  • h Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in de huidige versie van deze tabellen.

  • i Spectrale respons gerapporteerd in Versie 37 van deze tabellen.

Tabel 2 bevat wat kan worden beschreven als "opmerkelijke uitzonderingen" voor "one-sun" single-junction cellen en submodules in de bovenstaande categorie. Hoewel ze niet voldoen aan de vereisten om te worden herkend als een klassenrecord, hebben de apparaten in tabel 2 opmerkelijke kenmerken die van belang zijn voor delen van de fotovoltaïsche gemeenschap, met vermeldingen op basis van hun betekenis en tijdigheid. Om discriminatie aan te moedigen, is de tabel beperkt tot nominaal 12 vermeldingen, waarbij de huidige auteurs hebben gestemd voor hun voorkeuren voor opname. Lezers met suggesties voor opmerkelijke uitzonderingen voor opname in deze of volgende tabellen zijn welkom om contact op te nemen met een van de auteurs met volledige details. Suggesties die in overeenstemming zijn met de richtlijnen zullen worden opgenomen op de stemlijst voor een toekomstig probleem.

Tabel 3 is voor het eerst geïntroduceerd in Versie 49 van deze tabellen en vat het groeiende aantal cel- en submodule-resultaten samen met hoog rendement, one-sun multi-junction apparaten (eerder gerapporteerd in Tabel 1 ). Tabel 4 toont de beste resultaten voor eenzonemodules, zowel enkele als meerdere knooppunten, terwijl tabel 5 de beste resultaten voor concentratorcellen en concentratormodules toont. Een klein aantal "opmerkelijke uitzonderingen" zijn ook opgenomen in de tabellen 3-5 .

Tabel 5. Efficiëntie van de terrestrische concentratorcel- en module gemeten onder het ASTM G-173-03 directe-straal AM1.5-spectrum bij een celtemperatuur van 25 ° C
Classificatie Effic.,% Gebied, cm 2 Intensiteit a , zonnen Testcentrum (datum) Omschrijving
Enkele cellen
GaAs 30,5 ± 1,0 b 0.10043 (da) 258 NREL (10/18) NREL, 1-kruising
Si 27,6 ± 1,2 c 1,00 (da) 92 FhG-ISE (11/04) Amonix-contactpunt 52
CIGS (dunne film) 23,3 ± 1,2 d , e 0.09902 (ap) 15 NREL (3/14) NREL 53
Multijunction cellen
GaInP / GaAs, GaInAsP / GaInAs 46.0 ± 2.2 f 0.0520 (da) 508 AIST (10/14) Soitec / CEA / FhG-ISE 4j gebonden 54
GaInP / GaAs / GaInAs / GaInAs 45,7 ± 2,3 d , g 0.09709 (da) 234 NREL (9/14) NREL, 4j monolithisch 55
InGaP / GaAs / InGaAs 44,4 ± 2,6 uur 0.1652 (da) 302 FhG-ISE (4/13) Scherp, 3j omgekeerd metamorfisch 56
GaInAsP / GaInAs 35,5 ± 1,2 i , d 0.10031 (da) 38 NREL (10/17) NREL 2-junctie (2j)
Minimodule
GaInP / GaAs, GaInAsP / GaInAs 43,4 ± 2,4 d , j 18.2 (ap) 340 k FhG-ISE (7/15) Fraunhofer ISE 4j (lens / cel) 57
submodule
GaInP / GaInAs / Ge, Si 40,6 ± 2,0 j 287 (ap) 365 NREL (4/16) UNSW 4j gesplitst spectrum 58
modules
Si 20,5 ± 0,8 d 1875 (ap) 79 Sandia (4/89) l Sandia / UNSW / ENTECH (12 cellen) 59
Drie kruispunten (3j) 35,9 ± 1,8 m 1092 (ap) N / A NREL (8/13) Amonix 60
Vier kruising (4j) 38,9 ± 2,5 n 812.3 (ap) 333 FhG-ISE (4/15) Soitec 61
"Opmerkelijke uitzonderingen"
Si (groot gebied) 21,7 ± 0,7 20.0 (da) 11 Sandia (9/90) k UNSW laser gegroefd 62
Lichtgevende minimodule 7,1 ± 0,2 25 (ap) 2,5 k ESTI (9/08) ECN Petten, GaAs-cellen 63
4j minimodule 41,4 ± 2,6 d 121,8 (ap) 230 FhG-ISE (9/18) FhG-ISE, 10 cellen 57
  • Afkortingen: (ap), diafragmagebied; CIGS, CuInGaSe 2 ; (da), aangewezen verlichtingsgebied; Efficiëntie, efficiëntie; FhG-ISE, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme; NREL, National Renewable Energy Laboratory.

  • a Eén zon komt overeen met een directe instraling van 1000 Wm -2 .

  • b Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in de huidige versie van deze tabellen.

  • c Gemeten onder een laag aërosol optisch dieptespectrum vergelijkbaar met ASTM G-173-03 direct 72 .

  • d Niet gemeten in een extern laboratorium.

  • e Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in Versie 44 van deze tabellen.

  • f Spectrale respons en stroom-spanningscurve gerapporteerd in Versie 45 van deze tabellen.

  • g Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in versie 46 van deze tabellen.

  • h Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in Versie 42 van deze tabellen.

  • i Spectrale respons en stroomspanningskromme gerapporteerd in Versie 51 van deze tabellen.

  • j Bepaald volgens IEC 62670-1 CSTC-referentieomstandigheden.

  • k Geometrische concentratie.

  • l Opnieuw gekalibreerd vanaf de oorspronkelijke meting.

  • m Betrokken bij 1000 W / m 2 directe bestraling en 25 ° C celtemperatuur met behulp van het heersende zonnespectrum en een interne procedure voor temperatuuromzetting.

  • n Gemeten onder IEC 62670-1-referentieomstandigheden na de huidige IEC-vermogensbeoordeling 62670-3.

2 NIEUWE RESULTATEN

Tien nieuwe resultaten worden gerapporteerd in de huidige versie van deze tabellen. Het eerste nieuwe resultaat in Tabel 1 (one-sun cells) vertegenwoordigt een volledig record voor elke zonnecel met één knooppunt. Een efficiëntie van 29,1% werd gemeten voor een GaAs-cel van 1 cm, gefabriceerd door Alta Devices 8 en gemeten bij het Fraunhofer-instituut voor zonne-energiesystemen (FhG-ISE).

Het tweede nieuwe resultaat is een efficiëntie van 11,3% gemeten voor een 1,2 cm2 CZTSSe (Cu 2 ZnSnS x Se 4 -x) zonnecel gefabriceerd door Daegu Gyeongbuk Instituut voor Wetenschap en Technologie (DGIST), Korea 14 en gemeten door de Nieuwpoort PV-laboratorium.

De eerste van drie nieuwe resultaten in tabel 2 (one-sun "opmerkelijke uitzonderingen") is gelijk aan het vorige record voor een CZTSSe-cel met een klein gebied. Een efficiëntie van 12,6% werd ook gemeten bij Newport voor een cel van 0,48 cm2, opnieuw gefabriceerd door DGIST. Het celoppervlak is te klein om als een ronduit record te worden geclassificeerd, met doelstelligen voor zonnecellenefficiëntie in overheidsonderzoeksprogramma's die over het algemeen worden gespecificeerd in termen van een celoppervlak van 1 cm2 of groter. 64 - 66

Het tweede nieuwe resultaat in Tabel 2 geeft een nieuw record weer voor een Pb-halogenide perovskiet-zonnecel, met een efficiëntie van 23,7% bevestigd voor een cel met een kleine oppervlakte van 0,07 cm2, gefabriceerd door het Institute for Semiconductors of the Chinese Academy of Sciences (ISCAS) ), Beijing 33 en gemeten in Newport.

Voor perovskietcellen accepteren de tabellen nu resultaten op basis van "quasi-steady-state" -metingen (soms "stablilised" genoemd in het perovskite-veld, hoewel dit in strijd is met gebruik op andere gebieden van fotovoltaïsche energie). Samen met andere opkomende technologieën vertonen perovskietcellen mogelijk niet hetzelfde stabiliteitsniveau als conventionele cellen, met de stabiliteit van perovskietcellen die elders zijn besproken. 67 , 68

Een derde nieuwe "opvallende uitzondering" in tabel 2 is 13,3% voor een zeer kleine 0.04-cm 2 organische zonnecel gefabriceerd door South China University en Central South University 34 en gemeten in het National Renewable Energy Laboratory (NREL). De stabiliteit van organische zonnecellen wordt elders 69 , 70 besproken , waarbij het celgebied opnieuw te klein is om te worden geclassificeerd als een ronduit record.

Drie nieuwe resultaten zijn gerapporteerd in Tabel 3 met betrekking tot one-sun, multijunction apparaten. De eerste is 23,3% voor een 1-cm2 monolithisch, drie-junction, twee-terminal GaInP / GaAs / Si tandem apparaat (monolithische, metamorfe, directe groei) gefabriceerd en gemeten door het Fraunhofer Instituut voor zonne-energiesystemen. 39

Het tweede nieuwe resultaat rapporteert de demonstratie van een efficiëntie van 27,3% voor een 1 cm 2 perovskiet / silicium monolithisch twee-junction, twee-terminal apparaat gefabriceerd door Oxford PV 40 en opnieuw gemeten door Fraunhofer Institute for Solar Energy System. Merk op dat deze efficiëntie nu hoger is dan de hoogste efficiëntie voor een siliciumcel met enkele verbinding (Tabel 1 ), hoewel voor een inrichting met een veel kleinere oppervlakte.

Een derde nieuw resultaat voor Tabel 3 is opgenomen als een "opmerkelijke uitzondering" van een multijunction-cel. Een efficiëntie van 37,8% werd gemeten voor een GaInP / GaAs / GaInAs monolithische drie-junctie, twee-terminale cel van 1-cm2, vervaardigd door Microlink Devices 44 en gemeten bij NREL. Het opvallende kenmerk van dit apparaat is dat het is gefabriceerd met behulp van epitaxiale lift-off van een substraat dat opnieuw kan worden gebruikt. 44

Twee nieuwe resultaten verschijnen in Tabel 5 ("concentratorcellen en modules"). De eerste is een efficiëntie van 30,5% voor een GaAs concentratorcel met een enkelvoudige verbinding die is gefabriceerd en gemeten door NREL.

De tweede is een "opvallende uitzondering". Een efficiëntie van 41,4% wordt gerapporteerd voor een 122 cm2 concentrator-minimodule bestaande uit 10 glazen acromatische lenzen en 10 aan wafer gebonden GaInP / GaAs, GaInAsP / GaInAs 4-junctie zonnecellen gefabriceerd en gemeten door FhG-ISE. Dit is de hoogste efficiëntie gemeten voor een dergelijke onderling verbonden concentrator-module.

De EQE-spectra voor de nieuwe GaAs- en CZTSSe-celresultaten die in de huidige uitgave van deze tabellen worden gerapporteerd, worden getoond in figuur 1A, waarbij figuur 1B de stroomdichtheidsspanning (JV) -curven voor dezelfde apparaten toont. Figuur 2 A toont de EQE voor de nieuwe OPV-cel en de resultaten van de perovskietmodule, waarbij figuur 2 B hun huidige JV-curven toont. Figuur 3 A, B toont de overeenkomstige EQE- en JV-curven voor de nieuwe twee-junctie, twee-terminal celresultaten.

image
A, externe kwantumefficiëntie (EQE) voor de nieuwe GaAs- en CZTSSe-celresultaten die in dit nummer worden vermeld; B, overeenkomstige stroomdichtheidsspanning (JV) -curven voor dezelfde apparaten [Kleurenfiguur kan worden bekeken op wileyonlinelibrary.com ]
image
A, externe kwantumefficiëntie (EQE) voor de nieuwe OPV- en perovskite-celresultaten die in dit nummer zijn vermeld; B, corresponderende stroomdichtheidsspanning (JV) curven [ Kleurfiguur kan worden bekeken op wileyonlinelibrary.com ]
image
A, externe kwantumefficiëntie (EQE) voor de nieuwe multijunction celresultaten die in dit nummer zijn gerapporteerd (sommige resultaten zijn genormaliseerd); B, corresponderende stroomdichtheidsspanning (JV) curven [ Kleurfiguur kan worden bekeken op wileyonlinelibrary.com ]

3 DISCLAIMER

Hoewel de informatie in de tabellen te goeder trouw wordt verstrekt, kunnen de auteurs, redacteurs en uitgevers geen directe verantwoordelijkheid aanvaarden voor eventuele fouten of weglatingen.

ERKENNING

Het Australian Center for Advanced Photovoltaics is in februari 2013 in bedrijf genomen met ondersteuning van de Australische overheid via het Australian Renewable Energy Agency (ARENA). De Australische overheid aanvaardt geen verantwoordelijkheid voor de meningen, informatie of adviezen die hierin worden uiteengezet. Het werk van D. Levi werd ondersteund door het Amerikaanse Ministerie van Energie onder contractnummer DE-AC36-08-GO28308 met het National Renewable Energy Laboratory. Het werk bij AIST werd gedeeltelijk ondersteund door de Japanse Organisatie voor Nieuwe Energie en Industriële Technologieontwikkeling (NEDO) onder het Ministerie van Economie, Handel en Industrie (METI).