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04.09.2019

Tandemsolarmodule: Mehr Strom aus dem Doppelpack

Der Wirkungsgrad marktüblicher Solarmodule lässt sich nur noch begrenzt steigern. Deutlich mehr Potenzial bietet der Einsatz von zwei lichtaktiven Schichten in Tandemsolarmodulen.

Der vielversprechenden Technologie könnte die Zukunft gehören. Im Projekt „Capitano“ kombinieren Forscherinnen und Forscher Dünnschichtsolarmodule auf Basis von Perowskit-Halbleitern mit Halbleitern aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS). Die Kombination ermöglicht höchsteffiziente Tandemsolarzellen mit einem Wirkungsgradpotenzial von über 30 Prozent bei allen Vorteilen der Dünnschicht-Technologie. Projektpartner sind das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) als Koordinator, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Unternehmen NICE Solar Energy in Schwäbisch Hall.

Tandemsolarmodule bestehen aus zwei unterschiedlichen, übereinander geschichteten Solarmodultypen, die das Sonnenlichtspektrum besser ausnutzen als das jeweilige Einfachsolarzelle. Dadurch weisen die Mehrfachsolarmodule einen höheren Wirkungsgrad auf. Deutlich über 30 Prozent sind theoretisch möglich – bei einfachen Siliziumsolarzellen etwa ist bereits bei 29 Prozent Schluss.

Zu zweit geht’s besser

Mittlerweile stehen mehrere Varianten von Tandemmodulen zur Verfügung. Bei der CIGS-Perowskit-Entwicklung wandelt eine Perowskit-Solarzelle das Licht im sichtbaren Teil des Sonnenspektrums in Strom um. Die darunter liegende CIGS-Solarzelle absorbiert das Licht im infrarotnahen Spektrum, das die Perowskit-Solarzelle durchdringt. Beide Solarzellen nutzen Dünnschichttechnologien, die sich auf Quadratmeter großen Substraten herstellen lassen. Damit ließen sich die Kosten – bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad – deutlich reduzieren.

Höhere Wirkungsgrade durch Zusammenarbeit

Professor Michael Powalla, Mitglied des Vorstands und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik am ZSW sowie Professor am KIT, verweist auf die hervorragende Zusammensetzung des Konsortiums: „Durch die breit aufgestellte Kompetenz von den Grundlagen bis hin zur Massenproduktion im Projekt erwarte ich große Fortschritte bei der Weiterentwicklung dieser vielversprechenden Technologie.“ Dr. Ulrich W. Paetzold, Nachwuchsgruppenleiter am KIT ergänzt: „Wir entwickeln die nächste Generation von hocheffizienten Dünnschicht-Tandem-Solarmodulen mit einem Wirkungsgrad oberhalb von 30 Prozent. Aussichtsreiche Anwendungsfelder sind beispielsweise hocheffiziente Solarmodule für gebäudeintegrierte Photovoltaiklösungen.“

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Quelle   Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 2019

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