Fraunhofer ISE startet Technologieplattform zur Skalierung von Perowskit-Silizium-Tandemzellen und -modulen

Die Perowskit-Silizium-Tandemtechnologie soll auch künftig für weiter steigende Wirkungsgradsteigerungen bei der Photovoltaik sorgen. In den Forschungslabors gibt es dazu schon vielversprechende Erfolge mit Effizienzen von mehr als 30 Prozent für kleine Tandemsolarzellen und -module. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem forscht in den beiden vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekten „Pero-Si-SCALE“ und „LiverPool“ an verschiedenen Wegen für eine skalierbare und wirtschaftliche Herstellung der Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen. Darauf aufbauend soll nun eine unabhängige Technologieplattform entstehen. Ziel ist die Weiterentwicklung und Analyse von Zell- und Moduldesigns sowie deren Herstellungsprozesse, bei denen ein schneller Transfer in die Industrie möglich ist, wie die Freiburger Forscher am Montag erklärten.

„Eine solche Forschungsplattform für Perowskit-Silizium Tandemphotovoltaik auf dieser Technologie-Reifestufe ist bisher weltweit einmalig und damit ein Alleinstellungsmerkmal für die deutsche PV-Forschung und Entwicklung“, erklärte Stefan Glunz, Bereichsleiter für Photovoltaik Forschung am Fraunhofer ISE. Auf diesem Wege soll die europäische Solarindustrie – auch in Zusammenarbeit mit weiteren deutschen Forschungsinstituten – unterstützt werden, die nächste Solarzellengeneration nutzen zu können.

Mit der Plattform aus dem Projekt „Pero-Si-SCALE“ sollen Prozesse, Technologien und Kompetenzen aufgebaut und entwickelt werden. Diese seien notwendig, um Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen und -module auf dem industriellen M12-Waferformat herzustellen, wie das Fraunhofer ISE weite mitteilte. „Dafür bauen wir bis Ende 2024 eine Prozesslinie auf“, ergänzte Martin Hermle, Projektleiter für den Aufbau der Technologieplattform am Fraunhofer ISE. Diese bestehe aus Anlagen zur Vakuumabscheidung und nasschemische Beschichtungsprozesse für die Perowskit Teilzelle der Tandemsolarzelle. Auf Modulebene werde ein industrieller Klebestringer für den Herstellungsprozess weiterentwickelt sowie ein Lumineszenz-System zur Prozesskontrolle des Verschaltungsprozesses zur Verfügung stehen. Zudem sei das Fraunhofer ISE in der Lage, die Charakterisierung, die Kalibrierung und die Qualitätsanalyse der Tandemsolarzellen und -modulen auf große Wafer zu erweitern.

Die Freiburger Forscher kündigten zudem an, den für Laborzellen häufig genutzten Prozess des nasschemischen Spin-Coatings durch einen Aufdampfprozess ersetzen zu wollen. Spin-Coating funktioniere für Laborzellen sehr gut, sei aber nicht auf industrielle Substratgrößen skalierbar. Daher stünden die Aufdampfprozesse für das Aufbringen der Perowskit-Teilzelle auf die Silizium-Teilzelle im Fokus der Plattform „Pero-Si-SCALE“. Die Entwicklung industriell umsetzbarer, vakuumbasierter Verdampfungsmethoden für Perowskit-Materialien und Kontaktschichten sei wiederum Ziel des Projekts „LiverPool“, so die Forscher.