{"id":107278,"date":"2025-06-03T09:37:19","date_gmt":"2025-06-03T07:37:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=107278"},"modified":"2025-06-03T09:37:20","modified_gmt":"2025-06-03T07:37:20","slug":"skalierbarer-weg-zur-produktion-von-perowskit-silizium-tandemsolarzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/skalierbarer-weg-zur-produktion-von-perowskit-silizium-tandemsolarzellen\/","title":{"rendered":"Skalierbarer Weg zur Produktion von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen"},"content":{"rendered":"\n
In einem Verbundprojekt haben Forschende der King Abdullah University of Science and Technology KAUST und des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE den Schritt der Rotationsbeschichtung bei der Produktion von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen erfolgreich ersetzt. <\/p>\n\n\n\n
Stattdessen kombinierten sie Aufdampfen und Blade-Coating-Beschichtung (Klingenbeschichtung) zum Abscheiden der Perowskit-Solarzellen auf Silizium-Bottom-Zellen. Mit diesem \u201eHybridverfahren\u201c produzierten sie Tandemsolarzellen mit Wirkungsgraden nahe der 28 Prozent. Ihr Ergebnis ebnet den Weg f\u00fcr eine industrielle Produktion dieser vielversprechenden neuen Zelltechnologie.<\/p>\n\n\n\n
Auch wenn aktuell Perowskit-Silizium-Solarzellen mit hohen Wirkungsgraden von \u00fcber 33 Prozent im Labor die PV-Industrie optimistisch stimmen, bleibt ihre Produktion im gro\u00dfen Ma\u00dfstab eine Herausforderung. \u00bbDas erfolgreiche Aufbringen der Perowskit-Topzelle mit skalierbaren Technologien auf die Silizium-Bottom-Zelle war f\u00fcr uns ein Durchbruch\u00ab, sagt Oussama Er-raji, Doktorand und Projektleiter am Fraunhofer ISE. \u00bbIn einem zweistufigen Hybridprozess werden zun\u00e4chst die anorganischen Perowskit-Materialien aufgedampft, anschlie\u00dfend werden die organischen Perowskite mittels Blade-Coating aufgebracht. Damit ist das Verfahren f\u00fcr die Produktion im industriellen Ma\u00dfstab geeignet.\u00ab<\/p>\n\n\n\n
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler demonstrierten vollst\u00e4ndig strukturierte Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen mit Leerlaufspannungen von \u00fcber 1900 Millivolt und Wirkungsgraden von 27,8 Prozent. Dar\u00fcber hinaus stellten sie fest, dass die Beschichtungsgeschwindigkeit im hybriden Verdampfungs-\/Blade-Coating-Prozess im Gegensatz zu einstufigen beschichteten Perowskiten keinen Einfluss auf die Perowskitdicke hat, sondern mit der Perowskit-Umwandlungsrate korreliert, die f\u00fcr die Optimierung des Absorbers entscheidend war.<\/p>\n\n\n\n
Mit dieser Studie bauen die Forschenden des Fraunhofer ISE auf ihrer umfangreichen Erfahrung mit dem Hybridverfahren auf, das Verdampfung mit einem nasschemischen Prozessschritt kombiniert. W\u00e4hrend in der Vergangenheit f\u00fcr den nasschemischen Schritt das Spin-Coating-Verfahren (Rotationsbeschichtung) verwendet wurde, konnten sie nun ihre Erfahrungen auf das besser skalierbare Blade-Coating (Klingenbeschichtung) f\u00fcr den zweiten Schritt \u00fcbertragen.<\/p>\n\n\n\n
Viele Perowskit-Forschungsgruppen, darunter KAUST und Fraunhofer ISE, untersuchen Wege, um Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen in die Massenproduktion zu bringen. Bislang werden Perowskit-Silizium-Solarzellen meist im Spin-Coating-Verfahren hergestellt. \u00bbSpin-Coating eignet sich hervorragend als Labortechnik, da es sehr flexibel ist und neue Materialien, Additive und Prozessparameter schnell getestet werden k\u00f6nnen. F\u00fcr die Produktion in gro\u00dfem Ma\u00dfstab ist es jedoch nicht geeignet\u00ab, sagt Dr. Juliane Borchert, Gruppenleiterin Perowskit-Materialien und Grenzfl\u00e4chen am Fraunhofer ISE. \u00bbWir gehen au\u00dferdem davon aus, dass die Erkenntnisse \u00fcber die Dynamik beim Blade-Coating auf das Slot-Die-Coating (Schlitzd\u00fcsenbeschichtung) \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen, das sich noch besser f\u00fcr die Skalierung eignet\u00ab, f\u00fcgt Borchert hinzu.<\/p>\n\n\n\n
Silizium-Solarzellen k\u00f6nnen maximal 29,4 Prozent des Sonnenlichts in Strom umwandeln. Dieses physikalische Limit hat die Photovoltaik-Industrie schon fast erreicht. Um die Effizienz von Solarzellen weiterhin zu erh\u00f6hen, wenden sich Solar-Forscherinnen und Forscher weltweit der Tandem-Photovoltaik zu, insbesondere Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen. Durch die Kombination von zwei oder mehr Teilzellen aus unterschiedlichen Materialen kann ein gr\u00f6\u00dferes Spektrum des Sonnenlichts genutzt werden. W\u00e4hrend die Silizium-Solarzelle vor allem den roten Anteil des Sonnenlichts effizient in Strom umwandelt, kann die dar\u00fcber liegende Teilzelle aus Perowskiten den blauen Anteil des Lichts besser nutzen.<\/p>\n\n\n