Es sei ein entscheidender Schritt in Richtung Industrialisierung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen: Ein internationales Forscherkonsortium rund um das Fraunhofer ISE konnte beweisen, dass es möglich ist, die Perowskit-Oberzelle in Kombination mit den Silizium-Unterzellen zu passivieren. Die genutzten Unterzellen haben eine pyramidenförmige Oberflächenstruktur und sind derzeit der Industriestandard für Solarzellen. Die Passivierung wirkt sich – anders als beim Silizium – auf die gesamte Perowskit-Schicht aus und führt zu weiteren Effizienzsteigerungen, wie die Forscher in ihrem kürzlich in „Science“ erschienenen Artikel berichten.
Auch Wissenschaftler der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) und der Universität Freiburg waren an den Arbeiten beteiligt. Ihre Ergebnisse sind unter dem Titel „Electron accumulation across the perovskite layer enhances tandem solar cells with textured silicon“ veröffentlicht.
Zum Hintergrund ihrer Arbeit schreiben sie, dass die Strukturierung der Sililzium-Unterzellen das Aufragen der Perowskit-Oberzelle bislang erschwerte. Eine qualitativ hochwertige Oberflächen-Passivierung der Perowskit-Schicht auf der pyramidenförmigen Oberfläche des Siliziums sei zuvor noch nicht gelungen. „Aber wir haben jetzt eine ausgezeichnete Passivierung erreicht, indem wir 1,3-Diaminopropan-Dihydroiodid auf die unebene Perowskit-Oberfläche abgeschieden haben“, erklärte Oussama Er-Raji, Hauptautor des Papers und Wissenschaftler am Fraunhofer ISE. Die passivierten Tandemsolarzellen erreichten einen Wirkungsgrad von bis zu 33,1 Prozent mit einer Leerlaufspannung von 2,01 Volt. Neben der Effizienz habe die Passivierung der Perowskit-Oberzelle auch die Leitfähigkeit und damit den Füllfaktor der Zelle verbessert, wie es von den Forschern weiter heißt.
„Die Oberflächen-Passivierung von Solarzellen ist nicht nur ein nettes Zusatzfeature; sie ist ein wesentlicher Booster für deren Effizienz und Stabilität“, sagt Stefan Glunz, Professor für Photovoltaische Energiewandlung an der Universität Freiburg und Direktor der Photovoltaik-Abteilung am Fraunhofer ISE. „Für die heutigen Siliziumsolarzellen war die Oberflächenpassivierung der Schlüssel zu hohen Wirkungsgraden in der industriellen Produktion, und es ist ermutigend, dass die PV-Industrie auch von diesen positiven Effekten für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen profitieren wird.“
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