{"id":114748,"date":"2026-05-21T02:42:00","date_gmt":"2026-05-21T00:42:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=114748"},"modified":"2026-05-19T16:44:40","modified_gmt":"2026-05-19T14:44:40","slug":"skalierbare-herstellung-von-perowskit-photovoltaik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/skalierbare-herstellung-von-perowskit-photovoltaik\/","title":{"rendered":"Skalierbare Herstellung von Perowskit-Photovoltaik"},"content":{"rendered":"\n

Solarenergie ist eine tragende S\u00e4ule der Energiewende. Tandem-Solarzellen aus Perowskit und Silizium k\u00f6nnen h\u00f6here Wirkungsgrade erreichen als herk\u00f6mmliche Siliziumzellen, doch ihre industrielle Herstellung bleibt eine Herausforderung. <\/p>\n\n\n\n

Forschende des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) und der Universit\u00e4t Valencia haben nun gemeinsam ein schnelles, l\u00f6sungsmittelfreies Vakuumverfahren weiterentwickelt, das Perowskit-Schichten auch auf strukturierten Siliziumoberfl\u00e4chen und bei hoher Rate gleichm\u00e4\u00dfig aufbringt. Ergebnisse in Nature Energy. (DOI: 10.1038\/s41560-026-02068-9<\/a>)<\/p>\n\n\n\n

Perowskit-Silizium-Solarzellen verbinden zwei Halbleiter, die unterschiedliche Bereiche des Sonnenlichts nutzen. Die obere Perowskit-Schicht nimmt vor allem energiereiches, also kurzwelliges Licht auf, w\u00e4hrend die darunterliegende Siliziumzelle vorwiegend l\u00e4ngerwellige Anteile verwertet. Dadurch k\u00f6nnen Tandem-Solarzellen mehr Sonnenlicht in Strom umwandeln als reine Siliziumzellen. Eine Herausforderung besteht jedoch darin, die d\u00fcnne Perowskit-Schicht gro\u00dffl\u00e4chig, gleichm\u00e4\u00dfig und schnell aufzubringen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eF\u00fcr die industrielle Fertigung z\u00e4hlt nicht nur der Wirkungsgrad, sondern auch, ob ein Prozess schnell, robust und skalierbar ist\u201c, sagt Professor Ulrich Paetzold vom Institut f\u00fcr Mikrostrukturtechnik und vom Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT. \u201eWir konnten zeigen, dass ein besonders schneller Vakuumprozess nicht nur gleichm\u00e4\u00dfige Schichten erzeugt, sondern daraus auch effiziente Perowskit-Silizium-Solarzellen entstehen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

CSS-Verfahren beschleunigt Beschichtung<\/h4>\n\n\n\n

Der schnelle Vakuumprozess beruht auf der Close-Space-Sublimation, kurz CSS. Dabei verdampfen die Ausgangsstoffe und treffen auf die Siliziumzelle, die nur wenige Millimeter von der Materialquelle entfernt liegt. Dort reagieren sie direkt zu einer Perowskit-Schicht. Ein wichtiger Vorteil des CSS-Verfahrens ist der geringe Verbrauch des Ausgangsmaterials pro Beschichtung und die Wiederverwendbarkeit der Quellen. \u201eMit der Close-Space-Sublimation konnten wir auch die anspruchsvollen organischen Ausgangsmaterialien ohne L\u00f6sungsmittel und in kurzer Zeit auf Silizium aufbringen\u201c, erl\u00e4utert die Co-Autorin Sofia Chozas-Barrientos von der Universit\u00e4t Valencia. \u201eIm Experiment war die Umwandlung nach zehn Minuten abgeschlossen \u2013 f\u00fcr ein Vakuumverfahren ist das ein wichtiger Fortschritt.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Materialzusammensetzung stellt Bandl\u00fccke ein<\/h4>\n\n\n\n

Neben der gleichm\u00e4\u00dfigen Beschichtung muss die obere Perowskit-Schicht auch die passenden Lichtanteile aufnehmen. Diese Eigenschaft wird \u00fcber die Bandl\u00fccke des Materials gesteuert: In der oberen Teilzelle muss sie gr\u00f6\u00dfer sein, also wie ein Filter die jeweils richtigen Lichtanteile absorbieren und transmittieren, damit Perowskit und Silizium effizient aufeinander abgestimmt sind. Da Brom die Bandl\u00fccke vergr\u00f6\u00dfern kann, testeten die Forschenden zun\u00e4chst eine bromhaltige anorganische Vorl\u00e4uferschicht. Bei der Umwandlung zum Perowskit blieb der gew\u00fcnschte Anteil im Material jedoch nicht erhalten.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDie L\u00f6sung war eine gemischte organische Quelle aus Methylammoniumiodid und Methylammoniumbromid\u201c, erkl\u00e4rt Co-Autor Dr. Alexander Diercks vom LTI, der innerhalb der Zusammenarbeit im Horizon Europe-Projekt \u201eNexus\u201c sechs Monate f\u00fcr seine Doktorarbeit in der Gruppe von Professor Henk Bolink an der Universit\u00e4t Valencia verbrachte. \u201e\u00dcber das Verh\u00e4ltnis dieser beiden Bestandteile konnten wir den Bromanteil im fertigen Material kontrollieren und eine Bandl\u00fccke von 1,64 Elektronenvolt erreichen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Ein Schritt in Richtung industrielle Produktion<\/h4>\n\n\n\n

F\u00fcr eine industrielle Fertigung muss der CSS-Prozess auf unterschiedlichen Siliziumoberfl\u00e4chen funktionieren. Dazu z\u00e4hlen auch strukturierte Oberfl\u00e4chen, weil sie den Weg des Lichts in der Zelle verl\u00e4ngern und so die Absorption erh\u00f6hen. Die Forschenden testeten den CSS-Prozess daher auf Siliziumunterzellen mit glatter, nano- und mikrostrukturierter Oberfl\u00e4che. Auf allen drei Oberfl\u00e4chen entstanden vergleichbare Perowskit-Schichten, ohne dass die Prozessparameter angepasst werden mussten. Rasterelektronenmikroskopie und R\u00f6ntgenanalysen zeigten eine gleichm\u00e4\u00dfige Bedeckung. Die damit hergestellten Tandemsolarzellen erreichten 23,5 Prozent Wirkungsgrad auf glatten, 23,7 Prozent auf nanostrukturierten und 24,3 Prozent auf mikrostrukturierten Siliziumzellen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eF\u00fcr die Skalierung ist das sehr wichtig\u201c, erl\u00e4utert Professor Henk Bolin. \u201eEin Verfahren, das nur auf perfekt glatten Oberfl\u00e4chen funktioniert, w\u00e4re f\u00fcr industrielle Anwendungen begrenzt nutzbar. Dass Close-Space-Sublimation auch auf strukturierten Siliziumzellen gleichm\u00e4\u00dfige Schichten erzeugt, macht den Ansatz relevant f\u00fcr die Praxis.\u201c<\/p>\n\n\n\n