Forschung: Perowskit-Perowskit-Silizium-Dreifachsolarzelle hat großes Potenzial

Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen erreichen Wirkungsgrade von über 30 Prozent. Ein Forschungsteam vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE konnte nun zeigen, dass auch eine Dreifachsolarzelle bestehend aus Perowskit-Perowskit-Silizium-Teilzellen vielversprechend ist. Diese haben noch einmal ein höheres Wirkungsgradpotenzial als Zweifach-Tandemzellen. Im Rahmen der Forschungsprojekte Triumph, gefördert durch die Europäische Kommission und RIESEN, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, entwickelte das Team eine solche Dreifachsolarzelle mit einer Leerlaufspannung von über 2,8 Volt. Der Wert bestätigt die sehr guten Materialeigenschaften zur Stromerzeugung und lässt die Wissenschaftler:innen auf eine effiziente Solarzellenarchitektur schließen.

Dreifachsolarzelle mit hoher Leerlaufspannung

Klassische Silizium-Solarzellen haben eine Leerlaufspannung zwischen 0,7 und 0,8 Volt. „Wenn wir bei der Perowskit-Perowskit-Silizium-Solarzelle eine Spannung von über 2,8 Volt messen, können wir wirklich auf ein enormes Stromerzeugungs-Potenzial schließen“, sagt Juliane Borchert, Gruppenleiterin für Perowskit-Silizium-Technologien am Fraunhofer ISE und an der Universität Freiburg. „Das ist ein Rekord für diese Solarzellenart und zeigt, dass die Photovoltaik aus der Kombination von Perowskit und Silizium noch viel erwarten darf.“

Die Leistung einer Solarzelle wird durch drei Hauptfaktoren bestimmt: Die Leerlaufspannung, den Kurzschlussstrom und den Füllfaktor. Die Leerlaufspannung ist dabei am stärksten von den intrinsischen Eigenschaften der verwendeten Materialien abhängig. Die beiden anderen Faktoren hängen stärk von einer guten Umsetzung der Solarzelle ab. Wenn die Spannung hoch ist, zeigt dies deshalb, dass die grundsätzliche Physik der Solarzelle passend und die Grundlage für eine sehr effiziente Solarzelle vorhanden ist.

Forschungsinstitute weltweit erreichen Wirkungsgrade von über 30 Prozent für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen. Auch die jüngsten internen Labormessungen einer Solarzelle dieses Typs am Fraunhofer ISE belegten einen Wirkungsgrad von 30,0 Prozent. „Die Tandemphotovoltaik ist der Weg zu höheren Wirkungsgraden“, sagt Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik Fraunhofer ISE. „Während wir bei den Perowskit-Silizium-Zweifachsolarzellen nun in eine Phase der Hochskalierung und industriellen Umsetzung in unserem Projekt Pero-Si-SCALE kommen, ist es toll zu sehen, dass auch schon eine mögliche Fortsetzung des Konzepts mit einer Dreifachsolarzelle so vielversprechend ist.“

18.9.2023 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH