ZSW/Imec: Perowskit-CIGS-Tandemsolarzellen mit 24,6 Prozent Rekordwirkungsgrad

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Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und das Nanoelectronics Research Centre (Imec) aus Belgien haben einen neuen Rekordwirkungsgrad von 24,6 Prozent für eine Tandemsolarzelle aus Perowskit und CIGS erreicht. Die übereinander geschichteten Solarzellen nutzten verschiedene Bereiche des Sonnenlichtspektrums und erreichten somit höhere Wirkungsgrade als Einfachsolarzellen. Bei der belgisch-deutschen Kooperation wandelt eine Perowskitzelle das Licht im sichtbaren Teil des Sonnenspektrums in Strom um, während das Licht im Infrarot-nahen Spektrum, das die Perowskit-Zelle durchdringt, von einer CIGS-Solarzelle aufgefangen wird, wie die Forscher am Montag veröffentlichten. Die Perowskit-Zelle sei über der CIGS-Zelle angeordnet. Die Tamdemzelle verfüge über vier Anschlüsse und basiere auf einem skalierbaren Beschichtungskonzept, das auch industriell genutzt werden könne.

Der neue Rekordwirkungsgrad sei durch mehrere Innovationen erreicht worden. Den Forschern zufolge ist die Transmission der Perowskit-Zelle für das Licht im infrarot-nahen Spektrum durch verbesserte transparente Elektroden erhöht worden. Auch die Bandlücke des Materials sei auch 1,72 Elektronenvolt erhöht worden, was den Gesamtwirkungsgrad der Tandemzelle verbesserte. Die Perowskit-Solarzelle stammt von den belgischen Imec-Forschern.

Das ZSW steuerte sein Know-how bei CISG-Technologie bei. Die Zelle mit einer Größe von 0,5 Quadratzentimeter wurde in der Hocheffizienzanlage des ZSW unter Zuhilfenahme aller optimierten Prozesse hergestellt, wie die Forscher erklärten. Weitere Verbesserungen bei der CIGS-Technologie würden den Weg zu Wirkungsgraden von mehr als 30 Prozent ebnen. Damit verbunden wären dann auch weitere Kosteneinsparungen.

Da es sich um eine Kombination aus zwei Dünnschichttechnologien handele, eigneten sich die Hocheffizienzzellen besonders für flexible und gebäudeintegrierte Photovoltaik-Lösungen, hieß es weiter. Das Imec arbeitet derzeit nach eigenen Angaben an zwei Arten von Tandemzellen. So werde die Perowskit-Technologie auch noch mit einer Silizium-Bottomzelle kombiniert. „Der Vorteil an der CIGS-Technologie ist, dass es sich hier, genau wie beim Perowskit, um eine Dünnschichttechnologie handelt und dass die Tandemzellen dadurch in einer großen Format- und Größenvielfalt produziert werden können“, erklärte Tom Aernouts, Imec-Gruppenleiter im Bereich Dünnschicht-Photovoltaik. „. In Zukunft werden wir uns auf das Upscaling dieser Technologie auf größere Module konzentrieren. Außerdem werden wir die Entwicklung von Lösungen für Zellen mit zwei Anschlüssen aufgrund ihrer Bedeutung für die Photovoltaik-Industrie vorantreiben.“ Es bleibe abzuwarten, wie die Industriepartner die Entwicklungen annehmen und umsetzen würden. Das Imec wurde bei der Entwicklung der Perowskit-Zelle von Energycville und Solliance unterstützt. Zudem ist auch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) an der Partnerschaft mit Imec und ZSW beteiligt.