Die Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben erstmals einen Wirkungsgrad für Perowskit-Perowskit-Tandemmodule vermelden können. Auf einer Aperturfläche von 12,25 Quadratzentimetern haben sie einen Wirkungsgrad von bis zu 19,1 Prozent erzielen können. Dabei kombinierten die KIT-Forscher dabei verschiedene Einzelzellen mit unterschiedlichen Perowskit-Bandlücken. Die Perowskit-Einzelzellen verfügten dabei über Wirkungsgrade bis 23,5 Prozent bei einer Aperturfläche – also der nutzbare, nicht von Elektroden, Rahmen oder Befestigungen verdeckte Teil der Fläche – von 0,1 Quadratzentimetern. Die Entwicklung der KIT-Forscher sei ein Prototyp für eine vollständig skalierbares Perowskit-Perowskit-Tandemmodul entwickelt, hieß es weiter.
Tandem-Solarzellen nutzen einen breiteren Teil des Lichtspektrums und liefern somit mehr Strom und können höhere Wirkungsgrade erzielen. Perowskit-Solarzellen mit abstimmbarer Bandlücke eignen sich ideal als Tandempartner für Solarzellen aus anderen Materialien, aber eben auch für Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarzellen. Bei der Aufskalierung sei der Wirkungsgradverlust mit relativ circa fünf Prozent gering, erklärte Bahram Abdollahi Nejand, Erstautor der Publikation und Teamleiter für Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarmodule.
Für die Verbesserung des Wirkungsgrads haben das KIT auf gezieltes Lichtmanagement, eine Hochdurchsatz-Laser-Strukturierung und den Einsatz industriell etablierter Beschichtungsverfahren gesetzt. Beim Lichtmanagement hätten die Forscher den Lichtweg optimiert und die Reflexion in der Solarzellenarchitektur reduziert. Das effiziente Layout die Tandem-Solarmodule sei mithilfe einer Hochdurchsatz-Laser-Strukturierung entstanden. Sie ermöglicht, funktionsfähige Tandem-Solar-Minimodule mit zweipolig miteinander verbundenen Zellstreifen herzustellen. Schließlich verwendeten die KIT-Forscher Beschichtungsverfahren wie Rakeln und Vakuumabscheidung, die in der Industrie bereits etabliert sind.
Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.
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