Forscher kombinieren für Tandemmodule Perowskit und CIGS

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Die Entwicklung neuer hocheffizienter Dünnschicht-Tandemzellen ist das Ziel des Projekts „Capitano“. Forscher des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Photovoltaik-Unternehmens Nice Solar Energy in Schwäbisch Hall kombinieren dabei Dünnschicht-Solarmodule auf Basis von Perowskit-Halbleitern mit Halbleitern aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS). Wie das Forscherteam mitteilt, soll die Perowskit-Solarzelle das Licht im sichtbaren Teil des Sonnenspektrums in Strom umwandeln, während die darunter liegende CIGS-Solarzelle das Licht im infrarotnahen Spektrum, das die Perowskit-Solarzelle durchdringt, absorbieren soll. Die Kombination soll höchsteffiziente Tandemsolarzellen mit einem Wirkungsgradpotenzial von über 30 Prozent ermöglichen.

Besonders interessant ist den Forschern zufolge, dass beide Solarzellen als Dünnschichttechnologien im Prinzip auf quadratmetergroßen Substraten hergestellt werden könnten, was ein hohes Kostenreduktionspotenzial bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad bedeute. Als aussichtsreiche Anwendungsfelder nennt Ulrich W. Paetzold vom KIT beispielsweise hocheffiziente Solarmodule für gebäudeintegrierte Photovoltaiklösungen.

Wie das Forscherteam weiter mitteilt, ist das Projekt „Capitano“ im Juli 2019 gestartet und läuft drei Jahre. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit insgesamt rund 5,2 Millionen Euro gefördert. Zum Aufgabenpaket des Projekts gehört die Entwicklung von CIGS-Modulen mit angepasster Bandlücke und optimierter Oberfläche sowie von semitransparenten Perowskit-Solarzellen und -Solarmodulen mit angepasster Bandlücke, hohem Wirkungsgrad und hoher Transparenz. Als wichtige Teilaspekte nennen die Forscher optimierte Zwischenschichten und angepasste transparente Kontaktschichten sowie Herstellungsverfahren wie das Schlitzgussverfahren oder die Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum. Außerdem wollen sie ein Lichtmanagementkonzept zur verbesserten Lichtausbeute entwickeln. Nice Solar Energy soll als Industriepartner die Produktion im Industriemaßstab bewerten und die Kosten evaluieren. Auch ein Kostenvergleich mit Singlejunction-CIGS-Solarmodulen ist geplant.