Während die Effizienzpotenziale klassischer kristalliner Photovoltaik-Technologien zunehmend ausgereizt sind, soll die Perowskit-Silizium-Tandemtechnologie für einen neuen Schub sorgen. Mit dem Aufbringen einer nur 500 Nanometer dünnen Perowskit-Zelle auf eine herkömmliche Silizium-Solarzelle steigt dabei das theoretische Wirkungsgradlimit von 29,4 auf 43,3 Prozent. Doch noch ist die Technologie nicht in großskaligen Produktionen zu finden. Mit seinem neuen Labor »Pero-Si-SCALE« will das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE dies nun ändern. Es stelle deutschen und europäischen Photovoltaik-Herstellern damit eine unabhängige Forschungs- und Entwicklungslandschaft zur Verfügung. Insbesondere Solarzellen- und Modulhersteller können dort neuen Zelldesigns in industrienahen Fertigungsprozessen auf große Zellformate hochskalieren, umfangreich analysieren und in Solarmodule integrieren, wie das Fraunhofer ISE mitteilte.
»Die Photovoltaik ist noch lange nicht ‚auserforscht‘«, sagte Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik am Fraunhofer ISE auf der Eröffnung am Dienstag. »Im Gegenteil, hier ist noch sehr viel zu holen und Tandemsolarzellen sind der entscheidende Hebel für noch mehr Effizienz.« In dem Labor ließen sich daher innovative Zelldesigns mit hochdurchsatzfähigen Fertigungsprozessen auf industrielle Zellformate bis zu Wafergrößen von 210 mal 210 Millimetern hochskalieren. Neben der Entwicklung von Perowskit-Silizium-Solarzellen und -modulen sowie Technologien zu deren Herstellung könne im Labor „Pero-SI-SCALE“ auch umfangreiche Charakterisierungen und Analysen vorgenommen werden.
Das Fraunhofer ISE setzt nach eigenen Angaben beim Herstellungsverfahren für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen auf die sogenannte »Hybrid-Route«. Dahinter verbirgt sich eine Kombination von Vakuum- und nasschemischen Prozessen. Mit dem Verfahren haben die Freiburger Forscher bereits Spitzenwirkungsgrade von mehr als 33 Prozent für die Tandemtechnologie erreicht. Der Vorteil hinsichtlich der Kommerzialisierung ist, dass herkömmlich texturierte Silizium-Solarzellen bei dem Prozess eingesetzt werden können.
»Die Perowskit-Silizium-Photovoltaik-Technologie bietet dem Maschinenbau die Chance, weltweit eine Spitzenposition für Anlagen mit hohem Durchsatz zu erreichen«, sagte Pia von Ardenne, Geschäftsführerin der Von Ardenne GmbH. »Ich freue mich, dass unsere Vakuumbeschichtungsanlagen am Fraunhofer ISE dazu beitragen, industrienahe Forschung auf höchstem Niveau durchzuführen.« Auch Fraunhofer-ISE-Institutsleiter Bett sieht in den Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen eine Chance für die europäische Solarindustrie, wieder in die Photovoltaik-Fertigung einzusteigen. »Bei der Photovoltaik-Forschung sind wir, auch dank der Förderungen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWE, auf internationalem Spitzenniveau, und das kann und sollte den hiesigen Industriepartnern den Rücken stärken«, so Bett weiter.
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