Bei der Entwicklung einer kommerziellen Tandem-Solarzelle aus Perowskit und Silizium liefern sich Firmen und Forschungsinstitute weltweit ein Wettrennen. Nun meldet das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE einen neuen Erfolg. Die Forschenden haben eine Tandem-Solarzelle aus Perowskit und Silizium mit einem Wirkungsgrad von 31,6 % entwickelt, die skalierbar sein soll. Mit 1 cm² Größe handelt es sich bisher um eine Solarzelle im Labormaßstab. Doch das Verfahren soll die Skalierung auf die industrielle Produktion erlauben. Der Knackpunkt ist das Aufbringen der Perowskit-Schicht auf die Silizium-Solarzelle.

Gleichmäßige Perowskit-Schicht auf texturierte Silizium-Solarzelle aufbringen

Industrielle Silizium-Solarzellen haben auf ihrer Oberfläche eine Pyramiden-Textur im Mikrometerbereich. Diese reduziert Reflexionen und bringt so mehr Licht ins Innere der Zelle. Das Fraunhofer ISE baut seine Technologie auf diesen Standardzellen auf. Das soll einerseits ihren Vorteil beim Energieertrag erhalten und es andererseits leichter machen, die neuen Zellen mit etablierten Herstellungsverfahren zu produzieren.

„Die pyramidenförmige Oberfläche der Silizium-Solarzellen ist allerdings eine Herausforderung für die zweite Teilzelle des Tandems“, erklärt Juliane Borchert, Gruppenleiterin Perowskitmaterialien und Grenzflächen am Fraunhofer ISE. Eine gleichmäßige Schicht auf eine strukturierte Oberfläche aufzubringen, braucht besondere Technologien. „Wir arbeiten hier an einem kombinierten hybriden Prozess aus Aufdampfen und nasschemischer Abscheidung“, so Borchert.

Verfahren für Perowskit-Silizium-Solarzelle baut auf frühere Forschungsprojekte auf

Bei der Produktion der neuen Tandem-Solarzelle konnte das Fraunhofer ISE auf zuvor gesammelte Erkenntnisse zurückgreifen. Diese stammten aus aus den Forschungsprojekten »PrEsto« und »MaNiTU« sowie einem intensiven Austausch mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST).

Den Wirkungsgrad von 31,6 Prozent zertifzierte das Callab des Fraunhofer ISE. Es sei der bisher höchste Wirkungsgrad einer Perowskit-Silizium-Solarzelle, der mit einer industriell texturierten Silizium-Solarzelle und der verwendete Abscheidemethode für die Perowskit-Schicht. Gruppenleiterin Borchert betont, dass man bisher vor allem an der Perowskit-Zelle und der Passivierung zwischen der Perowskit-Schicht und der Elektronenleitungsschicht gearbeitet habe. „Wir rechnen damit, dass durch Verbesserung an der Silizium-Unterzelle weitere Effizienz-Steigerungen möglich sind“, sagt sie.

Das Unternehmen Oxford PV hat Anfang September bereits kommerzielle Silizium-Perwoskit-Solarmodule an Kunden geliefert – mit einem Wirkungsgrad von 24,5 %. Weitere Entwicklungen rund um Perowskit-Solarzellen auf dem Solarserver finden sich hier.

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