Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat ein Tandem-Solarmodul mit einem Wirkungsgrad von 21,1 Prozent entwickelt. Es handelt sich um ein Dünnschichtmodul aus Perowskit und CIGS mit einer Größe von 9 Quadratzentimetern. Dieser Prototyp zeichnet sich zudem durch eine industrietaugliche und skalierbare Bauelementarchitektur aus. Die aktuellen Bestwerte für Tandem-Solarmodule aus Perowskit und CIGS liegen mit 22 Prozent nur wenig darüber. Bei kleineren Laborzellen erzielte das ZSW für diese Materialkombination bereits eine Effizienz von 26,6 Prozent.

Um diese guten Werte zu erreichen, waren mehrere technische Entwicklungsschritte nötig. Zunächst haben die Forscher:innen die jeweiligen Submodule optimiert, insbesondere das obere Perowskit-Halbmodul, das nicht nur sehr effizient, sondern auch noch teiltransparent sein muss, um genügend Licht für das untere PV-Modul durchzulassen. Hierfür haben sie verbesserte transparente Elektroden entwickelt und die Passivierung der Grenzflächen verbessert.

Bei allen hergestellten Solarzellen und Photovoltaik-Modulen hat die jeweilige Tandemstruktur als Ganzes die Effizienz der Einzelzellen und -module übertroffen. Damit konnte die Überlegenheit von Tandemsolar-Solarmodulen klar demonstriert werden. Das ZSW will die Tandem-Dünnschichttechnologie nun zusammen mit interessierten Industriekunden weiter hochskalieren und weiterentwickeln.

Tandem-Solarmodul: Hocheffizient, leicht, flexibel

Ein Tandem-Solarmodul aus Perowskit und CIGS bietet neben der hohen Effizienz weitere Vorteile. Als Dünnschichttechnologie können die PV-Module auch auf Kunststoff- oder Stahlfolien hergestellt werden und sind dann leichtgewichtig und flexibel. Dadurch eignen sie sich für Anwendungen wie die nahtlose Integration ins Fahrzeug oder die Installation auf Fabrikhallen, die keine großen Lasten tragen können.

Darüber hinaus fallen nach aktuellen Studien nicht nur die Stromgestehungskosten geringer aus, auch die Gesamt-Umweltbilanz der Dünnschicht-Photovoltaik ist aufgrund des geringen Material- und Energieeinsatz während der Herstellung sehr gut. Die Arbeiten des ZSW und seines Partners Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entstanden im Rahmen des vor kurzem abgeschlossenen Forschungsprojekts Capitano, welches das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert hat.

Mit der Materialkombination Perowskit und organisischer Dünnschicht haben Forscher:innen jüngst 24 Prozent Wirkungsgrad erreicht.

17.11.2022 | Quelle: ZSW | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH