Imec erzielt Wirkungsgradrekord für Perowskite-Silizium-Tandemmodul

Das Imec hat den Wirkungsgrad eines vier Quadratzentimeter großen Perowskite-Silizium-Tandemmoduls auf 23,9 Prozent verbessert. Damit sei es den belgischen Wissenschaftlern erstmals gelungen, mit einem aus Zellen gestapelten Module die Effizienz von alleinstehenden Silizium-Solarzellen zu übertreffen.

Perowskite-Zellen gelten als eine der großen Hoffnungen in der Photovoltaik. Sie können hohe Wirkungsgrade erreichen und sind günstig in der Herstellung. Zudem könnten sie in Kombination mit Standard-Siliziumtechnologien zum Einsatz kommen. Damit werde das Spektrum des durch Solarzellen absorbierten Lichtes erheblich gesteigert, was die Effizienz wesentlich verbessert. Indem Perowskite-Solarzellen auf eine herkömmliche Siliziumzelle gestapelt wird, sind Wirkungsgrade von mehr als 30 Prozent wahrscheinlich möglich, wie das Imec weiter erklärte.

Das belgische Institut hatte 2016 erstmals ein semi-transparentes Perowskite-Module präsentiert. Dies war in Zusammenhang mit der Vereinigung Solliance entwickelt worden. Die Wissenschaftler erreichten dabei im Labor Wirkungsgrade von 20,2 Prozent, wobei IBC-Solarzellen verwendet wurden. Mit der Steigerung auf nun 23,9 Prozent sei eine wesentliche Verbesserung erzielt worden. Es gebe zwei Gründe dafür, erklärte Tom Aernouts, Gruppenleiter für Dünnschicht-Photovoltaik am Imec und Programmmanager bei Solliance.

Zum einen sei mit CsFAPbIBr ein anderes Perowskite-Material verwendet worden, was zu einer erheblichen Verbesserung der Stabilität und des Wirkungsgrads des vier Quadratzentimeter großen Perowskite-Moduls geführt habe. Die Effizienz sei auf 15,3 Prozent verbessert worden. Zum anderen sei die Architektur des Stapels optimiert worden. Um optische Verlust zu minimieren, sei eine Anti-Reflexionsschicht auf der Oberseite des Moduls aufgebracht sowie eine zum Brechungsindex passende Flüssigkeit zwischen Perowskite-Modul und Silizium-Zellen eingefügt worden, so Aernouts.

Die Imec-Wissenschaftler entschieden sich dafür, das Tandem-Solamodul aus Perowskite- und Siliziumzellen mit passenden Aufnahmeflächen von jeweils vier Quadratzentimetern zu realisieren. Dies mache den Herstellungsprozess leichter. Als Referenz sei jedoch auch ein Stapel mit einer kleineren Perowskite-Solarzelle von 0,13 Quadratzentimetern hergestellt worden, die über eine IBC-Solarzelle mit vier Quadratzentimeter gestapelt wurde. Die Effizient der kleineren Perowskite-Zelle habe bei 16,7 Prozent gelegen und für das gesamte Tandemmodul bei bis zu 25,3 Prozent. Vom Blickwinkel der Solarindustrie sei diese Kombination allerdings weniger interessant, hieß es vom Imec.

Die Imec-Wissenschaftler entschieden sich dafür, das Tandem-Solamodul aus Perowskite- und Siliziumzellen mit passenden Aufnahmeflächen von jeweils vier Quadratzentimetern zu realisieren. Dies mache den Herstellungsprozess leichter. Als Referenz sei jedoch auch ein Stapel mit einer kleineren Perowskite-Solarzelle von 0,13 Quadratzentimetern hergestellt worden, die über eine IBC-Solarzelle mit vier Quadratzentimeter gestapelt wurde. Die Effizient der kleineren Perowskite-Zelle habe bei 16,7 Prozent gelegen und für das gesamte Tandemmodul bei bis zu 25,3 Prozent. Vom Blickwinkel der Solarindustrie sei diese Kombination allerdings weniger interessant, hieß es vom Imec.