Tutkijat yrittävät nyt kilvan parantaa yhdistelmäkennojen hyötysuhdetta, sillä esimerkiksi toisen piikerroksen korvaaminen perovskiitilla tekisi aurinkokennosta merkittävästi edullisemman. Tällä hetkellä erilaisilla nanorakenteilla on päästy noin 30 prosentin hyötysuhteeseen eli ollaan käytännössä parhaimpien piikennojen tasolla.
Vuoden 2021 loppuun mennessä berliiniläisen HZB:n eli Helmholtzin tutkimuskeskuksen tiimit olivat esitelleet perovskiittiin ja piihin perustuvia kaksoiskerros- eli tandemaurinkokennoja, joiden hyötysuhde on lähes 30 prosenttia. Tämä arvo oli maailmanennätys kahdeksaan kuukauden ajan. Nature Nanotechnology -lehdessä tutkijat kuvailevat, kuinka he saavuttivat tämän ennätyksen nanokoon optisella rakenteella ja heijastavilla pinnoitteilla.
Perovskiitista ja piistä valmistetut tandem-aurinkokennot mahdollistavat huomattavasti suuremman hyötysuhteen kuin pelkät piiaurinkokennot. HZB:n tandemsoluilla yllettiin marraskuussa 2021 29,8 prosentin tehokkuuden. Tulos sertitioitiin ulkopuolisessa laboratoriossa. Kesällä 2022 sveitsiläinen EPFL:n tutkijaryhmän onnistui ylittämään tämän arvon.
ihin ennätykset perustuvat? HZB:n tulokset perustuvat kolme erillisen tutkimustiimin yhteistyöhön. Sen myötä kehitetty rakenne pitää sisällään kevyesti poimutetun nanotekstuurin piipinnalla. Tämä rakenne tuo useita etuja kerralla: se vähentää heijastushäviöitä ja varmistaa säännöllisemmän perovskiittikalvon muodostumisen, tutkijat kertovat. Lisäksi dielektrinen puskurikerros piin takana vähentää loisten absorptiota lähi-infrapuna-aallonpituuksilla.
Tutkimus osoittaa, että räätälöidyt nanotekstuurit voivat auttaa parantamaan perovskiittisia puolijohdemateriaaleja eri tasoilla. Nämä tulokset eivät ole arvokkaita vain perovskiitista ja piistä valmistetuille tandemaurinkokennoille, vaan myös perovskiittipohjaisille valodiodeille.