Foto: Eike Köhnen

Technologieentwicklung

HZB steigert Wirkungsgrad von Perowskitzellen auf fast 30 Prozent

Forscher des Helmholtz-Zentrums Berlin haben die Effizienz von Tandemzellen mit Silizium und Perowskiten auf 29,15 Prozent nach oben getrieben. Jetzt wollen sie die 30-Prozent-Marke knacken.

Forscher des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) haben den Rekord für den Wirkungsgrad von Perowskitsolazellen auf 29,15 Prozent gesteigert. Sie erreichen diese Effizienz mit einer kristallinen Solarzelle, auf die eine zusätzliche Halbleiterschicht aus Perowskiten aufgebracht ist. Das ist eine Hybridverbindung aus anorganischen und organischen Stoffen. Der Vorteil: Während Silizium vor allem die roten Anteile des Sonnenlichts für die Stromproduktion nutzt, verarbeiten die Perowskite auch die blauen Anteile des Lichtspektrums.

Schichten optimiert

Mit ihrem neuen Rekord, der vom Fraunhofer ISE bestätigt wurde, sind die Berliner nahe an ihrem Ziel, die Marke von 30 Prozent Effizienz zu knacken. Ideen für die weitere Effizienzsteigerung liegen bereits auf dem Tisch. Der Wirkungsgrad wurde außerdem vom amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) zertifiziert. Er ist das Ergebnis einer internationalen Kooperation. „Wir haben für die Rekordzelle in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Vytautas Getautis von der Kaunas University of Technology eine spezielle neue Kontaktschicht entwickelt und eine weitere Zwischenschicht optimiert”, erklären Eike Köhnen und Amran Al-Ashouri, die seitens des HZB an der Weiterentwicklung beteiligt waren.

Spezielle Siliziumzelle verwendet

Durch diese neue Kontaktschicht konnte die Komposition der Perowskitverbindung weiter angepasst werden, so dass diese in der Tandemsolarzelle unter Beleuchtung stabiler ist und noch besser zum Stromgleichgewicht beiträgt. Die Forscher verwendeten zudem eine spezielle Siliziumzelle. Denn die Unterzelle wurde mit einer zusätzlichen Mischschicht aus Siliziumoxid versehen, bevor die Forscher die Perowskitschicht aufgebracht haben. Sie dient der optischen Kopplung der beiden Einzelzellen.

Aufskalierung ist möglich

Wie bei allen gedruckten Halbleitertechnologien ist jetzt die Aufskalierung von der Laborgröße auf die Modulgröße die Herausforderung. Hier sehen die Forscher allerdings kein Problem. Denn die ersten Versuche der Produktion mit Hilfe von Vakuumprozessen seien erfolgreich gewesen.

Den aktuellen Stand der Entwicklung von Tandemsolarzellen lesen Sie in einem Bericht in der aktuellen Ausgabe von ERNEUERBARE ENERGIEN.

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