Skalierbare Perowskit-Silizium-Solarzelle mit 31,6 Prozent Wirkungsgrad entwickelt
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gelang die Herstellung einer Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle mit 31,6 Prozent Wirkungsgrad.
Das besondere an der 1 Quadratzentimeter großen Solarzelle: Die Perowskit-Schicht der Topzelle wurde auf einer industriell texturierten Silizium-Heterojunction-Solarzelle mittels hybrider Herstellungsroute abgeschieden. Die Verwendung von Standard-Siliziumsolarzellen und die gleichmäßige Beschichtung derer Textur mit der Perowskit Topzelle sind wichtige Voraussetzungen für eine industrielle Herstellung von Tandemsolarzellen.
Industrielle Silizium-Solarzellen haben auf ihrer Oberfläche eine Textur aus Mikrometer großen Pyramiden, um mehr Licht in die Solarzelle zu leiten und Reflexionsverluste zu reduzieren. Diesen Industriestandard als Grundlage für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen zu verwenden, führt zu höheren Energieerträgen und erleichtert die Integration des neuen Zelltyps in etablierte Herstellungsprozesse.
»Die pyramidenförmige Oberfläche der Silizium-Solarzellen ist allerdings eine Herausforderung für die zweite Teilzelle des Tandems«, erklärt Dr. Juliane Borchert, Gruppenleiterin Perowskitmaterialien und Grenzflächen am Fraunhofer ISE. »Um die Perowskit-Schicht gleichmäßig auf solch einer Oberflächenstruktur auftragen zu können, braucht es eine spezielle Methode. Wir arbeiten hier an einem kombinierten hybriden Prozess aus Aufdampfen und nasschemischer Abscheidung«.
In die so am Fraunhofer ISE hergestellten Tandem-Solarzelle flossen Ergebnisse aus den Forschungsprojekten »PrEsto« und »MaNiTU« sowie einem intensiven Austausch mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) ein. Der Wirkungsgrad von 31,6 Prozent wurde durch das CalLab des Fraunhofer ISE zertifiziert und ist der bisher höchste Wert für eine Perowskit-Silizium-Solarzelle bestehend aus einer industriell texturierten Silizium-Solarzelle und der Verwendung der hybriden Abscheideroute für die Perowskit-Schicht.
»Für diesen Wert haben wir uns auf die Perowskit-Oberzelle konzentriert und insbesondere die Passivierung zwischen der Perowskit-Schicht und der Elektronenleitungsschicht optimiert«, ergänzt Juliane Borchert, »Wir rechnen damit, dass durch Verbesserung an der Silizium-Unterzelle weitere Effizienz-Steigerungen möglich sind.«
