Ziel des Forschungsprojektes Pepperoni ist es, Grundlagen für den schnellen Aufbau einer Massenfertigung für Tandem-Solarzellen in Europa zu schaffen. Dafür sollen zunächst Hindernisse für die Markteinführung von Tandem-Solartechnologie identifiziert und überwunden werden. Zudem soll eine Pilotlinie für die Fertigung von Tandem-Solarzellen auf Basis von Perowskit- und Silizium-Technologie am Hauptsitz von Qcells in Thalheim entstehen. In der Pilotlinie will Qcells Tandemzellen in Industriequalität fertigen. Enthalten sein sollen in der Linie innovative Anlagen, Prozesse und Materialien.

Das vierjährigen Projekt startete Anfang November und wird vom Helmholtz-Zentrum Berlin und Qcells koordiniert. Die langfristige Vision ist es laut der Pressemitteilung von Qcells, Europa eine industrielle Führungsrolle bei der PV-Produktion auf dem Weltmarkt zu ermöglichen. Die EU kofinanziert das Projekt im Rahmen des Förderprogramms Horizon Europe und auch das Schweizer Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) unterstützt das Projekt. Die Finanzierung für das Projekt liegt bei rund 14,5 Millionen Euro, verteilt über die Projektlaufzeit. Die 17 beteiligten europäische Organisationen bilden laut Qcells die gesamte Wertschöpfungskette ab.

Perowskit-Silizium-Tandem soll Wirkungsgrad der Solarzellen steigern und Stromgestehungskosten senken

Für die Tandem-Technologie aus Perowskit und Silizium entschieden sich die Partner, da der Wirkungsgrad reiner Silizium-Zellen mittlerweile an die Grenzen des praktisch machbaren stoße. Die Tandem-Zellen aus Silizium und Perowskit versprächen das beste Verhältnis von Leistung und Herstellungskosten. Perowskit, ein neuartiges Material mit einer speziellen Kristallstruktur, kann so eingestellt werden, dass es genau die Wellenlängen des Sonnenspektrums ausnutzt, die typische Silizium-PV-Materialien nicht effizient nutzen können. Daher eigne sich Perowskit hervorragend als Tandem-Partner für die klassische Silizium-Zelle. Dabei können die Partner auf die industrielle Fertigungstechnologie für Silizium-Solarzellen aufbauen.

Indem sie den Wirkungsgrad der Solarzellen bei der Umwandlung von Licht in elektrische Energie steigern, wollen die Projektpartner unterm Strich die Kosten für die Stromerzeugung mit Sonnenenergie senken. Zudem soll es so leichter werden, Photovoltaik auch dort effektiv zu nutzen, wo der Platz begrenzt ist, zum Beispiel auf Dächern, an Fassaden oder direkt in Fahrzeuge integriert.

Die Tandem-Solarzellen sollen auf Silizium-Bottomzellen aufbauen, die in der von Qcells entwickelten Q.antum-Technologie hergestellt werden.

Die Abscheidung einer Perowskit-Topzelle auf der Silizium-Bottomzellen soll in nur wenigen zusätzlichen Prozessschritten möglich sein. Das verspreche  nicht nur höhere Modulwirkungsgrade, sondern ermöglicht auch eine kosteneffiziente Produktionssteigerung.

Weitere Themen, die das Pepperoni-Konsortium angehen soll, sind:

• Minimierung der Skalierungsverluste durch Innovationen bei den verwendeten Materialien und Anlagen
• Entwicklung von Verfahren und Anlagen für die Dünnschichtabscheidung
• Erweiterung der Betriebsstabilität von Perowskiten dank eingehender Analysen der Leistungsverluste
• Beseitigung von Risiken für die menschliche Gesundheit und die Umwelt
• Schaffung einer robusten und wettbewerbsfähigen europäischen Innovationsbasis und PV-Lieferkette

Qcells betont in der Pressemitteilung, dass auf europäischer Ebene die Effizienz der gesamten Wertschöpfungskette für erneuerbare Energien gesteigert werden müsse und dabei auf Nachhaltigkeit zu achten.

Verschiedene Forschungsgruppen arbeiten an der Kombination von Perowskit mit anderen Technologien wie CIGS und organischen Materialien in Tandem-Solarzellen, wie der Solarserver regelmäßig berichtet. Eine Herausforderung der Perowskit-Zellen ist dabei ihre Haltbarkeit.

23.11.2022 | Quelle: Hanwha Qcells | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH