Forscher entwickeln einzelliges Perowskit-Silizium-Tandemmodul mit 26,2 Prozent Wirkungsgrad

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von pv magazine International

Wissenschaftler unter der Leitung der saudi-arabischen King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) haben ein monolithisches Perowskit-Silizium-Tandemmodul hergestellt, das nach eigenen Angaben minimale Verluste von Zelle zu Modul aufweist. Dabei handelt es sich um eine Tandem-Solarzelle mit einer Fläche von etwa einem Quadratzentimeter, die auf einem n-i-p-Perowskit basiert, der auf einen Silizium-Heteroübergang gestapelt ist. Die Perowskit-Teilzelle mit einem Übergang wurde auf einem Glassubstrat mit einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht, einer Elektronentransportschicht aus dem Carbazol-Zusatz 2PACz, der Perowskit-Schicht, Lithiumfluorid, einer Bathocuproin-Pufferschicht und einem Silber-Metallkontakt aufgebaut.

Die ersten Versuche, die Zelle in einer Modulkonfiguration einzusetzen, führten zu einem Wirkungsgradabfall von 28,9 auf 25,7 Prozent, was die Wissenschaftler auf einen Rückgang der Kurzschlussstromdichte um 1,7 Milliampere pro Quadratzentimeter von der Zelle (19,6 Milliampere pro Quadratzentimeter) auf das Modul (17,9 Milliampere pro Quadratzentimeter) zurückführten. „Die Verringerung des Wirkungsgrads ist auf eine Fehlanpassung des Brechungsindexes nach der Einführung von Glas und Polyurethan direkt auf den Solarzellen ohne Zell-zu-Modul-Optimierung zurückzuführen, was zu einer verstärkten Reflexion des einfallenden Lichts führte“, sagte der korrespondierende Autor der Studie, Lujia Xiu, gegenüber pv magazine. „Wir haben beschlossen, diesen vorderen Reflexionsverlust durch eine optische Umgestaltung des Moduls mittels Brechungsindex-Engineering zu reduzieren.“

Das Forschungsteam verlegte die für die Zelle verwendete Antireflexionsbeschichtung aus Magnesiumfluorid von der Oberseite der Zelle auf die Oberseite des Frontglases des Moduls, was nach eigenen Angaben zu einer Verringerung der vorderen Reflexion führte. „Infolgedessen erhöht sich die Tandem-Kurzschlussstromdichte in der neuen Konfiguration um 0,7 Milliampere pro Quadratzentimeter (von 17,9 auf 18,6 Milliampere pro Quadratzentimeter), was eine Steigerung des Wirkungsgrads des monolithischen Perowskit/Silizium-Tandemmoduls von 25,7 auf 26,2 Prozent ermöglicht.“

Die saudische Gruppe stellte die Zelle in der Studie „Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Photovoltaics with Minimized Cell-to-Module Losses by Refractive-Index Engineering“ vor, die in ACS Publications veröffentlicht wurde. „Wir wollen nun herausfinden, wie verschiedene Materialien und die Texturierung der Materialoberfläche die Stromverluste von den Zellen zu den Modulen noch weiter reduzieren könnten“, so Xu.

Dieselbe Forschungsgruppe hat vor kurzem eine invertierte Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle mit einer einen Nanometer dicken Zwischenschicht auf der Basis von Magnesiumfluorid zwischen der Perowskit-Schicht und der Lochtransportschicht angekündigt, um Spannungsverluste zu verringern.

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