HZB

Der HZB-Physiker Artem Musiienko hat ein Messgerät entwickelt, mit dem sich neuartige Halbleitermaterialien viel schneller einschätzen lassen – zum Beispiel auf ihre Eignung für die Photovoltaik.

Eine Forschergruppe aus dem Helmholtz-Zentrum Berlin hat mit einer Tandemsolarzelle einen neuen Effizienz-Weltrekord erzielt. Sie wandelt 32,5 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung in elektrische Energie um.

Gemeinsam mit den Forschern des Schweizer CSEM, des HZB, des Fraunhofer ISE und der Universität Stuttgart in Deutschland will der Photovoltaik-Hersteller Hochleistungsmodule auf Basis von Heterojunction-Perowskit-Tandemzellen marktreif machen. Im Fokus steht die Industrialisierung in den nächsten Jahren der Zellen und Module mit Wirkungsgraden jenseits der 30 Prozent.

Wegen ihrer höheren Wirkungsgrade sind die Tandemsolarmodule umweltfreundlicher als etwa Heterojunction-Module. Die HZB-Forscher haben dies für einen Lebenszyklus von 25 Jahren errechnet und kamen auf im Vergleich 6 bis 18 Prozent geringere Umweltbelastung.

Der Photovoltaik-Hersteller will die Technologie möglichst schnell kommerzialisieren. Die nun erreichte Steigerung der Wirkungsgrade geht auch auf Effizienzverbesserungen bei kristallinen und Perowskit-Solarzellen zurück.

Die Forscher des HZB und ISFH haben die Tandemzelle mit Hilfe eines Prozesses hergestellt, der mit industriellen, gängigen PERC-Technologien kompatibel ist. Nach ihren Angaben hat Tandemzelle das Potenzial, mit Anpassungen der Perowskit-Dicke und der Bandlücke Wirkungsgrade von mehr als 29 Prozent zu erreichen.

In den vergangenen Jahren haben Forscher die Effizienz der Dünnschicht-Technologie sukzessive verbessern können. Die erreichten gut 23 Prozent Wirkungsgrad sind nach der Veröffentlichung von Wissenschaftlern des ZSW, MLU Und HZB jedoch noch nicht das Ende der Fahnenstange.

360 eigens von Avancis entwickelte CIGS-Dünnschichtmodule sind an den Fassaden einer neuen Halle des Berliner Forschungsinstituts aufgehängt worden. Sie dienen nicht nur für die Solarstrom-Produktion, sondern sind gleichzeitig ein Real-Labor, um das Langzeitverhalten der Module bei unterschiedlichen Bedingungen zu testen.

Die Berliner Forscher haben mit Industriepartnern gemeinsam zwei neue Fertigungsanlagen entwickelt, die den Weg für die industrielle Produktion der Hocheffizienz-Solarzellen ebnen sollen. Der aktuelle Wirkungsgradrekord für Perowskit-Zellen liegt bei 29,1 Prozent – doch weit mehr als 30 Prozent sind mit dem Tandem möglich.

Ein internationales Forscherteam, zu dessen Leitern auch ein Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Berlin für Materialien und Energie gehört, verwendet für die Perowskit-Schichten Zinn anstelle von giftigem Blei. Organische Verbindungen schützen demnach das Zinn vor Oxidation und sorgen für Stabilität.