KIT, ZSW und Imec verbessern Wirkungsgrad von Perowskit-CIGS-Tandem-Solarmodul auf 17,8 Prozent

Wissenschaftler des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des belgischen Instituts Imec haben den Wirkungsgrade eines Tandem-Dünnschicht-Solarmoduls aus Perowskit und CIGS auf 17,8 Prozent steigern können. Damit sei bei dem Prototyp mit der Kombination der Technologien erstmals eine höhere Effizienz als bei Solarmodulen, die nur eines dieser Materialien einsetzen, gelungen, teilten die Forscher am Dienstag mit. Zum Vergleich – der Rekord für Perowskit-Solarmodule liege derzeit bei 15,3 Prozent und für CIGS-Dünnschichtmodule bei 15,7 Prozent. Das semitransparente obere Perowskit-Solarmodul absorbiere besonders effizient den hochenergetischen Anteil des Sonnenspektrums, während die untere CIGS-(Kupfer-Indium-Gallium-Selenid)-Schicht eher die infraroten Anteile umwandele.

Zusätzlich zeichne sich der auf der internationalen Konferenz PSCO in Genua nun vorgestellte Prototyp durch eine industrietaugliche und skalierbare Bauelementarchitektur aus. Er sei rund 3,76 Quadratzentimeter groß und sowohl das semitransparente Perowskit-Solarmodul als auch das CIGS-Solarmodul sind in skalierbare Zellstreifen unterteilt, die monolithisch verschaltet seien. Damit könne die Verschaltung der Einzelzellen zum Modul in den Herstellprozess integriert werden. Die Verluste der aktiven Fläche liegen bei unter acht Prozent, wie es weiter hieß.

„Mit unserem Modul haben wir gezeigt, wie ein skalierbares Perowskit-CIGS-Solarmodul die Effizienz der Einzel-Solarmodule dieser Materialien drastisch übertreffen kann“, sagte Ulrich W. Paetzold vom KIT. Eine Nachwuchsgruppe an seinem Institut forscht und optimiert den Lichteinfang und die Energieausbeute dieser Tandem-Dünnschicht-Solarmodule. „Mit dem neuen Modul-Stack wurde eine elegante Methode gefunden, durch die Kombination zweier hoch innovativer Dünnschicht-Technologien das Sonnenspektrum optimal auszunutzen“, ergänzte Michael Powalla, Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik am ZSW. Sein Institut gilt als Vorreiter bei der Entwicklung und Skalierung CIGS-basierter Dünnschicht-Solarzellen. Das Imec wiederum sei führend bei der Herstellung semitransparenter Perowskite-Solarmodule. Der neue Rekord sei „das Ergebnis einer engen und extrem fruchtbaren Zusammenarbeit von Kollegen am ZSW, imec und KIT“, so Tom Aernouts, Gruppenleiter am imec. (Sandra Enkhardt)