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Breakdown of the efficiency gap to 29% based on experimental input data and modeling

  • Rolf Brendel*
  • , Thorsten Dullweber
  • , Robby Peibst
  • , Christopher Kranz
  • , Agnes Merkle
  • , Daniel Walter
  • *Korrespondierende*r Autor*in für diese Arbeit

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftArtikelForschungPeer-Review

Abstract

We demonstrate a procedure for quantifying efficiency gains that treats resistive, recombinative, and optical losses on an equal footing. For this, we apply our conductive boundary model as implemented in the Quokka cell simulator. The generation profile is calculated with a novel analytical light-trapping model. This model parameterizes the measured reflection spectra and is capable of turning the experimental case gradually into an ideal Lambertian scheme. Simulated and measured short-circuit current densities agree for our 21.2%-efficient screen-printed passivated emitter and rear cell and for our 23.4%-efficient ion-implanted laser-processed interdigitated back-contacted cell. For the loss analysis of these two cells, we set all experimentally accessible control parameters (e.g., saturation current densities, sheet resistances, and carrier lifetimes) one at a time to ideal values. The efficiency gap to the ultimate limit of 29% is thereby fully explained in terms of both individual improvements and their respective synergistic effects. This approach allows comparing loss structures of different types of solar cells, for example, passivated emitter and rear cell and interdigitated back-contacted cells.

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)1475-1486
Seitenumfang12
FachzeitschriftProgress in Photovoltaics: Research and Applications
Jahrgang24
Ausgabenummer12
Elektronisch veröffentlicht (E-Pub)10 Okt. 2015
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 14 Nov. 2016

UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs)

2015 einigten sich die UN-Mitgliedstaaten auf 17 globale Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) zur Beendigung von Armut, zum Schutz des Planeten und zur Förderung des allgemeinen Wohlstands. Hiermit leisten wir einen Beitrag zu folgendem/n Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung (SDGs):

  1. SDG 7 - Erschwingliche und saubere Energie
    SDG 7 Erschwingliche und saubere Energie

ASJC Scopus Sachgebiete

  • Elektronische, optische und magnetische Materialien
  • Erneuerbare Energien, Nachhaltigkeit und Umwelt
  • Physik der kondensierten Materie
  • Elektrotechnik und Elektronik

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