Piipohjaisen yksikerrosrakenteeseen perustuvan aurinkokennon teoreettinen maksimihyötysuhde on 33,7 prosenttia. Siksi tutkimus keskittyy ns. tandem- eli kaksikerrosrakenteisiin. Bangladeshissa on nyt ylletty lähes 44 prosentin hyötysuhteeseen.
Bangladeshissa sijaitsevan Rajshahin yliopiston tutkijat ovat simuloineet tandem-aurinkokennoa, joka perustuu kadmiumtelluridista (CdTe) ja rautadisilisidistä (FeSi2) valmistettuihin absorbtiokerroksiin. Tuloksena oli ennätyksellinen hyötysuhde: rakenne muuntaa 43,91 prosenttia auringonvalosta sähköenergiaksi.
Epäorgaaniset FeSi2-pohjaiset aurinkokennot ovat viime aikoina kiinnittäneet paljon huomiota tiedeyhteisössä, koska nämä laitteet tarjoavat erinomaisen lämpöstabiilisuuden ja hyvät optoelektroniset ominaisuudet verrattuna perinteisiin aurinkokennoihin. Lisäksi FeSi2:n muodostamiseen käytettyjä materiaaleja on runsaasti luonnossa.
Tutkijoiden selittivät Heliyon-lehdessä kuvaamassaan artikkelissa, että heidän tandemkennonsa hyödyntää ylemmän CdTe-kennon suuremman kaistanvälin ja alemman FeSi2-kennon pienemmän kaistanvälin yhdistämistä. Ylempi kenno muuntaa fotoneja kohonneella energialla tehokkaasti samalla kun minimoi lämpöhäviöt ja välittää auringon spektrin lähi-infrapuna-alueella alempaan kennoon.
Simulaatiossa tiimi otti huomioon parametrit, kuten energiakaistan, diffuusion pituuden ja sekoitus- eli doping-pitoisuuden. Kadmumtelluridin kaistaero on 1,5 eV ja rautasilisidin 0,87 eV. Simulaatio osoitti, että ylempi CdTe-kenno voi mahdollisesti saavuttaa 26,13 prosentin tehonmuunnoshyötysuhteen, kun taas FeSi2-alakenno voi yltää jopa 35,25 prosenttiin.
Koko tandem-rakenteen hyötysuhde on 43,91 %, ja avoimen piirin jännite 1,928 volttia.
