KIT nutzt etablierte Dünnschichtverfahren für Perowskit-Minimodule mit einem Wirkungsgrad von 18 Prozent

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Da die Laborarbeit an Perowskit-Solarzellen weiterhin beeindruckende Ergebnisse zeigt, konzentrieren sich die Wissenschaftler nun darauf, dieselben Ergebnisse mit Techniken zu erzielen, die in einer Produktion in industriellem Maßstab angewendet werden können.

Die meisten der leistungsstärksten Perowskit-Solarzellen, die Forscher bisher hergestellt haben, wurden durch Spin Coating hergestellt, das sich nur schwer auf größere Flächen anwenden lässt. Andere lösungsbasierte Verfahren wie Tintenstrahldruck, Blade Coating und Slot Die Coating weisen großes Potenzial für eine kostengünstige Herstellung mit hohem Durchsatz auf, neigen aber zu Leistungseinbußen, wenn die Fläche der Bauelemente zunimmt. Viele Fachleute beschäftigen sich damit, die Steuerung dieser Prozesse durch Zusätze zu den Vorläufermaterialien zu kontrollieren.

Ein Forscherteam unter der Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) untersucht dagegen dampfbasierte Abscheidetechniken für das Auftragen der Zellschichten sowie das Laserritzen für die Zellverschaltung – beides etablierte Verfahren, die auch bei der Herstellung anderer Dünnschichtsolarzellen wie etwa CIGS oder CdTe eingesetzt werden.

Nach Angaben der Wissenschaftler sind diese beiden Verfahren in Kombination erstmals für ein Perowskit-Photovoltaik-Modul untersucht worden. Sie hätten einige ermutigende Ergebnisse gezeigt: Die Forscher stellten ein vier Quadratzentimeter großes Modul mit einem Wirkungsgrad von 18 Prozent her. Das vergrößerten sie auf 51 Quadratzentimeter, wobei der Wirkungsgrad lediglich auf 16,6 Prozent zurückging.

Die Forscher beschreiben ihre Arbeit ausführlich in ihrem Artikel „Upscaling of perovskite solar modules beschrieben: The synergy of fully evaporated layer fabrication and all-laser-scribed interconnections“, veröffentlicht in Progress in Photovoltaics.

Sie stellen fest, dass die anfänglichen Wirkungsgrade für Perowskit-Zellen, die mit der Abscheidung aus der Gasphase hergestellt werden, zwar niedriger sind als bei der Abscheidung aus der Lösung, dass aber die Verluste bei der Verarbeitung aus der Gasphase aufgrund der größeren Fläche geringer sind.

Die Zellverschaltung erfolgte mit einem 532-Nanosekunden-Laser, der in der Industrie bereits etabliert ist. In anderen Studien sei dagegen auf wesentlich teurere und komplexere Kurzzeitlaser zurückgegriffen worden.

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