In 2009, toen dunnefilmcalcietcellen op de markt kwamen, bedroeg de conversie-efficiëntie slechts 3,8% en nam deze zeer snel toe. In Unit 2018 is de laboratoriumefficiëntie zelfs gestegen tot boven de 23%. De basismolecuulformule van een chalcogenideverbinding is ABX3, en positie A is meestal een metaalion, zoals Cs+ of Rb+, of een organische functionele groep. Zoals (CH3NH3;), [CH(NH2)2]+; positie B is meestal een tweewaardige kation, zoals Pb2+ en Sn2+ ionen; positie X is meestal een halogeenanion, zoals Br-, I-, Cl-. Door de componenten van de verbindingen te veranderen, is de verboden bandbreedte van chalcogenideverbindingen instelbaar tussen 1,2 en 3,1 eV. De hoogrenderende fotovoltaïsche omzetting van chalcogenidecellen bij korte golflengten, gesuperponeerd op cellen met uitstekende omzettingsprestaties bij lange golflengten, zoals heterogene kristallijne siliciumcellen, kan theoretisch een fotovoltaïsche omzettingsefficiëntie van meer dan 30% bereiken, waarmee de grens van de theoretische omzettingsefficiëntie van kristallijne siliciumcellen van 29,4% wordt doorbroken. In 2020 heeft deze gestapelde batterij al een omzettingsefficiëntie van 29,15% bereikt in het Berlijnse laboratorium van Heimholtz, Duitsland, en de gestapelde chalcogenide-kristallijne siliciumcel wordt beschouwd als een van de belangrijkste batterijtechnologieën van de volgende generatie.
De chalcogenidefilmlaag werd gerealiseerd met een tweestapsmethode: eerst werden poreuze Pbl2- en CsBr-films afgezet op het oppervlak van heterojunctiecellen met pluizige oppervlakken door co-evaporatie, en vervolgens bedekt met een organohalide-oplossing (FAI, FABr) door spincoating. De organische halide-oplossing dringt door in de poriën van de opgedampte anorganische film en reageert en kristalliseert vervolgens bij 150 graden Celsius om een chalcogenidefilmlaag te vormen. De dikte van de aldus verkregen chalcogenidefilm was 400-500 nm en deze werd in serie geschakeld met de onderliggende heterojunctiecel om de stroomafstemming te optimaliseren. De elektronentransportlagen op de chalcogenidefilm zijn LiF en C60, achtereenvolgens verkregen door thermische dampdepositie, gevolgd door atomaire laagdepositie van een bufferlaag, Sn02, en magnetronsputteren van TCO als een transparante frontelektrode. De betrouwbaarheid van deze gestapelde cel is beter dan die van de enkellaagse chalcogenidecel, maar de stabiliteit van de chalcogenidefilm onder omgevingsinvloeden van waterdamp, licht en hitte moet nog worden verbeterd.
Plaatsingstijd: 20-10-2023