左侧显示了伍珀塔尔大学太阳模拟器中的接触式串联太阳能电池，右侧显示了科隆大学使用光电子能谱测量能级的装置。鸣谢:左:Cedric Kreusel，Wuppertal，右:Selina Olthof，科隆一个德国研究小组开发了一种串联太阳能电池，其效率达到24%——根据光子转化为电能(即电子)的比率来测量。这创造了一个新的世界纪录，是迄今为止有机和钙钛矿基吸收剂的组合所达到的最高效率。solar cel l是由伍珀塔尔大学的Thomas Riedl教授的小组与科隆大学物理化学研究所的研究人员以及来自波茨坦大学和图宾根大学以及柏林亥姆霍兹-Zentrum和杜塞尔多夫Max-Planck-Institut für Eisenforschng的其他项目伙伴共同开发的。研究结果发表在《自然》杂志上，标题为“钙钛矿-氧化铟互连有机叠层太阳能电池”传统的太阳能电池技术主要基于半导体硅，现在被认为是“尽善尽美”很难指望它们的效率会有显著的提高，也就是说，每收集一瓦特的太阳辐射就能产生更多瓦特的电能。这使得开发能够为能源转型做出决定性贡献的新太阳能技术变得更加必要。在这项工作中，结合了两种这样的替代吸收材料。这里使用了有机半导体，这是一种碳基化合物，在特定条件下可以导电。这些与钙钛矿配对，基于铅-卤素化合物，具有优异的半导体性能。与传统硅电池相比，这两种技术的生产所需的材料和能源都要少得多，这使得太阳能电池变得更加可持续。
由于太阳光由不同的光谱成分(即颜色)组成，高效的太阳能电池必须将尽可能多的太阳光转化为电能。这可以通过所谓的串联电池来实现，其中不同的半导体材料结合在太阳能电池中，每种材料吸收不同范围的太阳光谱。在目前的研究中，有机半导体用于紫外光和可见光部分，而钙钛矿可以有效地吸收近红外。过去已经探索过类似的材料组合，但现在研究小组成功地显著提高了它们的性能。
在项目开始时，世界上最好的钙钛矿/有机串联电池的效率约为20%。在伍珀塔尔大学的领导下，科隆的研究人员与其他项目合作伙伴一起，能够将这一数值提高到前所未有的24%。科隆大学物理化学研究所的Selina Olthof博士说:“为了实现如此高的效率，太阳能电池内部材料之间的界面损耗必须最小化。”“为了解决这个问题，Wuppertal的团队开发了一种所谓的互连，以电子和光学方式耦合有机子电池和钙钛矿子电池。”
作为互连，一薄层氧化铟被集成到太阳能电池中，厚度仅为1.5纳米，以尽可能降低损耗。科隆的研究人员在评估接口和互连的能量和电特性方面发挥了关键作用，以确定损耗过程并进一步优化组件。该小组在Wuppertal进行的模拟显示，未来可以通过这种方法实现效率超过30%的串联电池。
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