{"id":67635,"date":"2021-01-29T03:35:00","date_gmt":"2021-01-29T02:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=67635"},"modified":"2021-02-07T09:50:10","modified_gmt":"2021-02-07T08:50:10","slug":"tandem-solarmodule-im-doppel-staerker","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/energie\/tandem-solarmodule-im-doppel-staerker\/","title":{"rendered":"Tandem-Solarmodule – Im Doppel st\u00e4rker"},"content":{"rendered":"\n

Die technischen M\u00f6glichkeiten von herk\u00f6mmlichen Solarzellen aus Silizium sind weitestgehend ausgereizt. Mit gestapelten Solarzellen lassen sich h\u00f6here Wirkungsgrade erzielen.<\/p>\n\n\n\n

Fast ein Jahr lang konnte das Team vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) den Weltrekord<\/a> halten. Die Forscher:innen hatten Anfang des vergangenen Jahres zwei verschiedene Solarzellen zu einer sogenannten Tandem-Solarzelle kombiniert und damit einen Wirkungsgrad von 29,15 Prozent erzielt. Das war zuvor unerreicht.<\/p>\n\n\n\n

Vor wenigen Wochen nun hat das britische Unternehmen Oxford PV einen neuen Rekord aufgestellt<\/a>. Seine Tandem-Solarzellen kommen auf einen Wirkungsgrad von 29,52 Prozent.<\/p>\n\n\n\n

Statt nur einen Halbleiter, in der Regel Silizium, verwenden die Berliner Forschenden gemeinsam mit Kolleg:innen aus ganz Europa zus\u00e4tzlich Perowskit<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

„Diese Perowskite \u2013 in unserem Fall Metall-Halogenid-Perowskite \u2013 sind eine Mischung aus organischen und anorganischen Materialien in einer Kristallstruktur“, sagt der Physiker Amran Al-Ashouri<\/a> vom HZB. Perowskit habe sich in der Wissenschaft als extrem wundersames Material bew\u00e4hrt, weil es stark Licht absorbieren und fast verlustfrei Ladungstr\u00e4ger erzeugen k\u00f6nne.<\/p>\n\n\n\n

Zudem ist Perowskit ein idealer B\u00fcndnispartner f\u00fcr das Silizium. Denn w\u00e4hrend Silizium nur den roten Anteil von Licht effizient nutzen kann, nimmt Perowskit den sichtbaren Teil des Spektrums auf. Und so ist die Kombination um 50 Prozent effizienter als herk\u00f6mmliche Siliziumzellen, die bisher in den meisten Solarmodulen verbaut werden.<\/p>\n\n\n\n

Der Wirkungsgrad von kommerziellen Siliziumzellen liegt bei 22 Prozent. Und die Technik ist weitgehend ausgereizt. „Hier lassen sich nur Verbesserungen im Promille-Bereich herauskitzeln“, sagt der Energiewissenschaftler Volker Quaschning<\/a> von der Hochschule f\u00fcr Technik und Wirtschaft Berlin, der nicht an der Entwicklung beteiligt war.<\/p>\n\n\n\n

Wenn man die Kosten weiter senken wolle, m\u00fcsse man aber den Wirkungsgrad erh\u00f6hen. Weil das bei der Silizium-Technologie nicht zu schaffen sei, werde schon l\u00e4nger versucht, verschiedene Materialien \u00fcbereinander zu stapeln.<\/p>\n\n\n\n

Gel\u00f6ste und ungel\u00f6ste Fragen<\/h5>\n\n\n\n

Allerdings hat die Tandem-Solarzelle noch mit einigen Problemen zu k\u00e4mpfen. Die Perowskite haben keine idealen Grenzfl\u00e4chen: Dort wo eine andere Schicht der Solarzelle auf den Perowskit-Halbleiter trifft, kommt es zu Energieverlusten. Deshalb wird das Perowskit nicht direkt auf die elektrisch leitf\u00e4hige Schicht platziert, die \u00fcber den Siliziumzellen liegt.<\/p>\n\n\n\n

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\u00a9 Eike K\u00f6hnen\/\u200bHZB | Schematischer Aufbau der Tandemsolarzelle aus unterschiedlichen Materialschichten<\/a>.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Diese leitf\u00e4hige Schicht hat viele winzige Krater und Defekte, sodass dort Ladungstr\u00e4ger verloren gehen. Um das zu verhindern, haben Al-Ashouri und seine Kolleg:innen eine Zwischenschicht, die sogenannte selbstorganisierte Monolage, eingezogen.<\/p>\n\n\n\n

„Wir haben organische Molek\u00fcle entwickelt, die an bestimmten Stellen der leitf\u00e4higen Schicht andocken und damit Defekte deaktivieren“, sagt Al-Ashouri. „Wir haben sozusagen zuerst das perfekte Bett eingerichtet, auf das sich die Perowskit-Schicht legt.“<\/p>\n\n\n\n

Dadurch gehen weniger Ladungstr\u00e4ger verloren. Das hat den Wirkungsgrad erheblich verbessert<\/a>, wie die Forschenden in einer Studie erl\u00e4utern, die jetzt im Fachmagazin Science<\/em> ver\u00f6ffentlicht wurde<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Aber es gibt ein weiteres Problem: Effiziente Perowskit-Solarzellen kommen noch nicht ohne Blei aus, ein hochgiftiges Schwermetall. Zwar w\u00fcrde ein Modul aus Perowskit-Solarzellen nur wenige Gramm Blei enthalten, aber man muss daf\u00fcr sorgen, dass es nicht ins Grundwasser gelangt. Physiker Al-Ashouri ist sich sicher, dass die Forschung hier L\u00f6sungen finden wird, um etwa das Blei durch Verkapselung zu binden.<\/p>\n\n\n\n

Einsatz „nur eine Frage der Zeit“<\/h5>\n\n\n\n

Ob sich die in Berlin entwickelte Tandem-Solarzelle durchsetzen wird, ist aus Sicht von Expert:innen derzeit noch offen. „Damit sich eine neue Technik bei Solaranlagen durchsetzt, muss sie drei Anforderungen erf\u00fcllen“, sagt Volker Quaschning. „Das Material muss billig sein, die Technik muss einen guten Wirkungsgrad haben und drittens muss sie auch noch lange halten.“<\/p>\n\n\n\n

Beim letzten Punkt hat die Forschung noch einiges zu tun. Zwar ist die Stabilit\u00e4t der Tandem-Solarzellen mit etwa f\u00fcnf Prozent Leistungsverlust nach 300 Stunden ohne Verkapselung erstaunlich hoch. Aber f\u00fcr einen Einsatz auf dem Dach reicht das noch lange nicht. Da m\u00fcssen die Zellen schon drei\u00dfig bis vierzig Jahre funktionieren, um mit der etablierten Siliziumzelle mithalten zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Bislang gibt es Silizium-Perowskit-Tandemzellen nur als Sonderanfertigung im Labor. Auch wenn es mit dem breiten Einsatz von Tandem-Solarzellen noch etwas dauern wird, geh\u00f6rt ihnen aus Sicht von Energiewissenschaftler Quaschning die Zukunft.<\/p>\n\n\n\n

„In den n\u00e4chsten Jahren werden wir auf alle F\u00e4lle solche Stapel-Zellen im Einsatz haben, die Wirkungsgrade von 30 Prozent und mehr haben“, sagt er voraus. Momentan gebe es eine gro\u00dfe Dynamik bei der Photovoltaik. Da sei es nur eine Frage der Zeit, bis sich die neue Technologie durchsetze.<\/p>\n\n\n\n

Effizientere Solarmodule k\u00f6nnen die Energiewende befl\u00fcgeln. Auf weniger Fl\u00e4che lie\u00dfe sich dann mehr Strom erzeugen, als es bislang der Fall ist. Und beim Solarstrom w\u00fcrden die Preise weiter fallen.<\/p>\n\n\n

Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n


Der Bericht wurde von der\u00a0Redaktion \u201eklimareporter.de\u201c (Sandra Kirchner) 2021<\/a>\u00a0verfasst – der Artikel darf nicht ohne Genehmigung\u00a0(post@klimareporter.de<\/a>) weiterverbreitet werden!\u00a0<\/p>\n

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