Perowskit-Tandem-Solarzellen

Ein internationales Forschungsteam hat auf Basis einer Perowskit-Topzelle mit breiter Bandlücke und einem Wirkungsgrad von 20,5 Prozent eine ein Quadratzentimeter große Vollperowskit-Tandemsolarzelle mit 28,2 Prozent Wirkungsgrad entwickelt. Das ist der höchste Wirkungsgrad, der bisher für Vollperowskit-Solarzellen dieser Größe gemeldet wurde.

Die 41. EU PVSEC 2024 war wieder eine der größten Photovoltaik-Konferenzen der Welt. pv magazine Chefredakteur Michael Fuhs war in Wien vor Ort. Er spricht im Podcast über die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse und lässt Experten aus der Forschung und der Industrie mit ihren Einschätzungen zu Wort kommen.

Große Effizienzfortschritte bei Topcon-Modulen und die konkreter werdende Aussicht auf stabile Perowskitmodule waren die Gute-Laune-Themen. Die Diskussion über eine mögliche Fertigung in Europa und die Frage, wie problematisch die Degradation von Topcon-Modulen unter ultravioletter Strahlung ist, verwiesen auf die nächsten Herausforderungen. Nach Angaben der Veranstalter kamen 1800 Teilnehmer zu der vermutlich größten Photovoltaik-Tagung in Europa.

Die Solarzelle wurde von Forschenden der Universitäten Wuppertal, Köln, Potsdam und Tübingen sowie des Helmholtz-Zentrums Berlin und des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung in Düsseldorf entwickelt. 24 Prozent ist demnach der höchste Wirkungsgrad, der bislang durch die Kombination von organischen und Perowskit-basierten Absorbern erzielt werden konnte. In Zukunft seien Tandemzellen mit einem Wirkungsgrad jenseits der 30 Prozent erreichbar.

Die Ankündigung von Oxford PV, die „exklusive Kooperation“ mit Meyer Burger nach der Einrichtung der deutschen 100-Megawatt-Fabrik zu beenden, deutet auf eine mögliche Divergenz der Strategien hin. Da Meyer Burger rechtliche Schritte in Erwägung zieht, könnte dies zu einer chaotischen, störenden Trennung führen.

Der Perowskit-Spezialist Oxford PV hat mit 29,52 Prozent einen neuen Weltrekord für den Wirkungsgrad von Perowskit-Silizium-Tandemzellen aufgestellt. Der bisherige, vor einem Jahr aufgestellte Rekord des Helmholtz-Zentrum Berlin ist damit überboten. Die neue Bestmarke wurde vom US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) zertifiziert.

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.

Um eine industrielle Umsetzung zu beschleunigen, sollen nicht nur Leuchtturmwirkungsgrade unter Standardtestbedingungen erreicht werden, sondern auch ein signifikanter Mehrertrag in der Energieausbeute. An dem Projekt sind das Institut für Solarenergieforschung (ISFH), das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Institut für Materialien und Bauelemente der Elektronik der Universität Hannover sowie die Unternehmen Centrotherm, Singulus, Meyer Burger und Von Ardenne beteiligt.

Die Berliner Forscher erreichen mit den Halbleitern Perowskit und Silizium einen Wirkungsgrad von 29,15 Prozent. Möglich gemacht hat den Erfolg vor allem eine neue Kontaktschicht. Nun wollen die Wissenschaftler die 30-Prozent-Marke in Angriff nehmen.

Es ist ein Teilauftrag, den die beiden Photovoltaik-Unternehmen im Zuge ihrer strategischen Kooperation vereinbarten. Er hat ein Volumen von 18 Millionen Schweizer Franken. Noch mehr Geld erhielt Meyer Burger durch den nun erfolgten Verkauf ihres Firmengebäudes an einen Schweizer Fonds.