Tandemsolarzelle

Der südkoreanische Photovoltaik-Hersteller Qcells und eine Forschungsgruppe unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Berlin haben in Thalheim eine Pilotproduktionslinie für Silizium-Perowskit-Tandemzellen aufgebaut. Ziel des Projekts ist es, die Massenproduktion und Marktdurchdringung der Technologie zu beschleunigen.

Alle Schichten aus III-V-Halbleitern sind direkt mit der Silizium-Unterzelle auf atomare Ebene verbunden, so die Forscher. Von außen gesehen gleiche die Zelle einer herkömmlichen Solarzelle mit zwei Kontakten, erreiche aber den selben Wirkungsgrad wie die bislang beste mechanisch gestapelte Struktur mit vier Kontakten.

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.

Den neuen Rekordwert erreichten die Forscher bei einer direkt auf Silizium gewachsenen III-V/Si-Tandem-Solarzelle. Diese sei erstmals auf einem kostengünstigen Siliziumsubstrat hergestellt worden, was die Forscher als wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu wirtschaftlichen Lösungen für die Tandem-Photovoltaik werten.

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.

Der Halbleiter-Doppelpack soll Tandemsolarzellen ermöglichen, die ein Wirkungsgradpotenzial von über 30 Prozent und alle Vorteile der Dünnschicht-Technologie bieten. An dem Forschungsprojekt sind das ZSW, das KIT und das Unternehmen Nice Solar Energy beteiligt.

Der Schweizer Photovoltaik-Anlagenbauer konnte trotz schwierigem Marktumfeld ein EBIT-Ergebnis von 1,8 Millionen Schweizer Franken einfahren. Doch wegen umfangreicher Wertberichtigungen stand unter dem Strich ein Verlust von fast 60 Millionen Schweizer Franken. Für die Markteinführung der zukunftsträchtigen Perowskite-Tandemsolarzellen-Technologien will Meyer Burger exklusiv mit Oxford PV kooperieren und wird sich an dem Photovoltaik-Hersteller beteiligen.

Die Perowskit-Solarzelle stammt vom Imec, während das ZSW sein Know-how bei der CIGS-Dünnschichttechnologie einbrachte. Neben den beiden Forschungsinstituten waren auch die belgischen Organisationen Energyville und Solliance sowie das KIT beteiligt.