Am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern eine Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle mit einem Wirkungsgrad von 31,6 Prozent hergestellt. Zwar hat die Zelle nur ein Format von einem Quadratzentimeter, allerdings wurde die Perowskit-Schicht – also die „Topzelle“ des Tandems – auf einer industriell texturierten Silizium-Heterojunction-Solarzelle abgeschieden. Die Verwendung einer solchen Standardzelle und die gleichmäßige Beschichtung von deren Textur mit der Perowskit-Topzelle seien „wichtige Voraussetzungen für eine industrielle Herstellung von Tandemsolarzellen“, betonen die Forscher des Fraunhofer-ISE.
Die bei den gängigen Technologien für industriell gefertigte Silizium-Solarzellen auf der Oberfläche erzeugte Textur aus nur Mikrometer messenden, pyramidenförmigen Erhebungen soll die Einleitung des auftreffenden Lichts verbessern und Reflexionsverluste minimieren. Gleichzeitig ist die Struktur aber auch „eine Herausforderung für die zweite Teilzelle des Tandems«, so Juliane Borchert, Gruppenleiterin Perowskitmaterialien und Grenzflächen am Fraunhofer ISE. Für das gleichmäßige Auftragen der Perowskit-Schicht sei „eine spezielle Methode“ erforderlich. Das Forschungsteam arbeitet hierbei an einer Kombination aus Aufdampfen und nasschemischer Abscheidung.
In die mit diesem hybriden Prozess hergestellten Zellen sind den Angaben zufolge nicht nur die Resultate aus zwei Forschungsprojekten eingeflossen, nämlich „PrEsto“ (Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen: Entwicklung skalierbarer Prozesstechnologien) und „MaNiTU“ (Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen mit höchster Umwandlungseffizienz), sondern es habe auch einen „intensiven Austausch“ mit der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) in Saudi-Arabien gegeben.
Der gemessene Wirkungsgrad von 31,6 Prozent ist durch das „CalLab“ des Fraunhofer ISE zertifiziert worden. Für das jetzt erreichte Resultat „haben wir uns auf die Perowskit-Oberzelle konzentriert“, so Juliane Borchert; es sei vor allem die Passivierung zwischen der Perowskitschicht und der Elektronenleitungsschicht optimiert worden. Das Team rechne damit, „dass durch Verbesserung an der Silizium-Unterzelle weitere Effizienz-Steigerungen möglich sind“.
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Schönes Ergebnis aus Sicht der Forschung. Nur leider gibt es keine industrielle Basis mehr in Europa, um so etwas skalierbar (mind. > 10 GW) und kosteneffizient (Energiekosten kleiner 4 Cent/kWh inkl. aller Steuern und Abgaben) konkurrenzfähig in den Markt zu bringen.
Weiterhin würde mich die Lebensdauer einer solchen Zelle interessieren. Es hilft ja nichts, wenn sich der organische Teil nach 10 Jahren Lebensdauer verabschiedet….