Ogniwo tandemowe to dwa ogniwa z różnych materiałów ułożone jedno na drugim. Górne pochłania fotony o wysokiej energii (światło niebieskie i zielone), a resztę widma przepuszcza do dolnego, które wykorzystuje światło czerwone i podczerwone. Każdy foton trafia więc do materiału, który zamienia go na prąd z mniejszą stratą energii na ciepło. W fotowoltaice dachowej chodzi dziś prawie zawsze o tandem z warstwą perowskitu na ogniwie krzemowym.
Po co dwa złącza
Pojedyncze złącze ma twardy sufit sprawności, bo każdy materiał źle wykorzystuje część widma: fotony o zbyt małej energii przelatują, a nadwyżka energii fotonów zbyt silnych idzie na ciepło. Dla krzemu krystalicznego praktyczną granicę policzyli Richter i współpracownicy z Fraunhofer ISE na 29,4%. Rekordowe ogniwo krzemowe ma już 28,1%, więc w samym krzemie zostało niewiele miejsca. Tandem omija ten sufit: Fraunhofer ISE podaje rekord laboratoryjny ogniwa perowskit na krzemie 35,2%.
Wielozłączowe ogniwa nie są nowe. Ogniwa z kilku warstw półprzewodników III-V od dawna zasilają satelity, a w systemach z koncentratorami osiągają w laboratorium 47,6%. Są jednak zbyt drogie na dach. Perowskit obiecuje podobny efekt przy kosztach bliskich zwykłemu krzemowi, bo nanosi się go cienką warstwą w niskiej temperaturze.
Gdzie jest rynek
- Pierwsze sprzedaże. Oxford PV wysłała we wrześniu 2024 roku pierwszą komercyjną partię 72-ogniwowych modułów tandemowych o sprawności 24,5% do farmy słonecznej w USA. Ogniwa powstają w zakładzie w Brandenburgu.
- Rekordy modułów. W 2024 roku ta sama firma ogłosiła 26,9% dla 60-ogniwowego modułu w formacie domowym.
- Prognozy. Według ITRPV masowa produkcja ogniw tandemowych zacznie się prawdopodobnie po 2027 roku. ITRPV spodziewa się modułów tandemowych o sprawności 27,4% w 2028 roku i ponad 17% udziału tandemów w rynku do 2036 roku.
Dla porównania mediana sprawności modułów w bazie PV Index to dziś 21,9%, a rozkład wszystkich modeli pokazuje wykres. Moduł tandemowy z produkcji masowej znalazłby się daleko na prawo od niego.
Liczby z wykresu
| Sprawność modułu (%) | Liczba modeli |
|---|---|
| 15,0 do 15,5 | 87 |
| 15,5 do 16,0 | 76 |
| 16,0 do 16,5 | 75 |
| 16,5 do 17,0 | 105 |
| 17,0 do 17,5 | 109 |
| 17,5 do 18,0 | 119 |
| 18,0 do 18,5 | 122 |
| 18,5 do 19,0 | 144 |
| 19,0 do 19,5 | 271 |
| 19,5 do 20,0 | 411 |
| 20,0 do 20,5 | 830 |
| 20,5 do 21,0 | 1521 |
| 21,0 do 21,5 | 1800 |
| 21,5 do 22,0 | 1409 |
| 22,0 do 22,5 | 2171 |
| 22,5 do 23,0 | 2329 |
| 23,0 do 23,5 | 1373 |
| 23,5 do 24,0 | 515 |
| 24,0 do 24,5 | 260 |
| 24,5 do 25,0 | 83 |
Co to znaczy dla kupującego
Na październik 2026 roku tandem to technologia, którą warto śledzić, ale nie ma powodu czekać na nią z instalacją. Instalacja działa 25-30 lat, a każdy rok zwłoki to rok rachunków bez własnej energii. Największą niewiadomą pozostaje trwałość warstwy perowskitu na dachu przez dziesięciolecia, czego nie zastąpi żaden rekord sprawności.
Gdy moduły tandemowe trafią do hurtowni, sprawdzaj je jak każdy moduł: certyfikaty IEC 61215 i IEC 61730, gwarancję na moc i spadek w pierwszym roku, współczynnik temperaturowy oraz cenę za wat w porównaniu z modułami TOPCon i Back Contact. Wyższa sprawność opłaca się przede wszystkim tam, gdzie brakuje miejsca na dachu.
Źródła
- Fraunhofer ISE, Photovoltaics Report, wersja z 14 lipca 2026 (rekordy: perowskit na krzemie 35,2%, krzem 28,1%, III-V z koncentratorem 47,6%)
- Richter, Hermle, Glunz, „Reassessment of the Limiting Efficiency for Crystalline Silicon Solar Cells”, IEEE Journal of Photovoltaics, 2013
- U.S. Department of Energy, Perovskite Solar Cells (tandem perowskit-krzem)
- pv magazine, Oxford PV starts commercial distribution of perovskite solar modules, wrzesień 2024
- PV Tech, Oxford PV ships first commercial perovskite tandem modules
- TaiyangNews, ITRPV 17. edycja: prognozy dla tandemów
- pv magazine USA, ITRPV: tandem w masowej produkcji po 2027 roku