{"id":77027,"date":"2021-11-23T02:50:00","date_gmt":"2021-11-23T01:50:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=77027"},"modified":"2021-11-22T11:51:11","modified_gmt":"2021-11-22T10:51:11","slug":"weltrekord-fast-30-wirkungsgrad-bei-tandemsolarzellen-der-naechsten-generation","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/weltrekord-fast-30-wirkungsgrad-bei-tandemsolarzellen-der-naechsten-generation\/","title":{"rendered":"Weltrekord: Fast 30% Wirkungsgrad bei Tandemsolarzellen der n\u00e4chsten Generation"},"content":{"rendered":"\n

Drei HZB-Teams haben es gemeinsam geschafft, den Wirkungsgrad von komplett in-house hergestellten Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen auf den neuen Rekordwert von 29,80 % zu steigern. Der Wert ist nun offiziell zertifiziert und in den NREL-Charts verzeichnet. <\/p>\n\n\n\n

Heutige Solarmodule werden haupts\u00e4chlich aus Silizium hergestellt, M\u00f6glichkeiten f\u00fcr weitere Steigerungen des Wirkungsgrads sind bereits weitgehend ausgereizt. Doch seit 2008 ist die Materialklasse der „Metallhalogenid-Perowskite“ in den Fokus der Forschung ger\u00fcckt: diese Halbleiterverbindungen wandeln das Sonnenlicht \u00fcberaus effizient in elektrische Energie um und bieten noch viel Raum f\u00fcr Verbesserungen. Insbesondere lassen sie sich hervorragend mit Silizium-Solarzellen zu Tandemsolarzellen kombinieren, die das Sonnenlicht viel effizienter nutzen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Wettrennen um Rekorde<\/h5>\n\n\n\n

Am HZB arbeiten mehrere Gruppen seit 2015 intensiv sowohl an den Perowskit-Halbleitern, als auch an Siliziumtechnologien und der Kombination von beiden zu innovativen Tandemsolarzellen. Im Januar 2020 hatte das HZB den Rekordwert von 29,15 % f\u00fcr eine Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle erreicht und die Arbeit in der Fachzeitschrift Science<\/a> publiziert. Dann konnte die Firma Oxford PV vor Weihnachten 2020 einen zertifizierten Wirkungsgrad von 29,52 % bekannt geben. Seitdem l\u00e4uft das spannende Rennen. \u201eEin Wirkungsgrad von 30 % ist wie eine psychologische Grenze f\u00fcr diese faszinierende neue Technologie. Das k\u00f6nnte die Photovoltaikindustrie in naher Zukunft revolutionieren\u201c, erkl\u00e4rt Steve Albrecht, der die Perowskit-D\u00fcnnschichten im HySPRINT-Innvovationslab am HZB untersucht. Bernd Stannowski, Gruppenleiter f\u00fcr Siliziumtechnologie am PVcomB des HZB, f\u00fcgt an: \u201eBesonders hervorheben m\u00f6chte ich die gute Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Gruppen und Instituten am HZB. So haben wir es geschafft, wieder eine Tandemsolarzelle komplett am HZB zu entwickeln und nochmals den Weltrekord zu holen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr diese Tandemsolarzelle wurde der Fokus auf die optische Verbesserung der Silizium-Heterojunction Bottomzelle gelegt. Dazu wurde eine nanotexturierte Vorderseite und ein dielektrischer R\u00fcckreflektor eingef\u00fcgt. Nun kam die offizielle Best\u00e4tigung: \u201eUnsere neuen Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen wurden mit einem Weltrekord-Wirkungsgrad von 29,80 % vom Fraunhofer ISE CalLab zertifiziert\u201c, freut sich Christiane Becker, die mit ihrem Team untersucht, wie sich durch Nanostrukturierungen die Reflexionsverluste verringern lassen. <\/p>\n\n\n\n

Nanotexturiertes Silizium<\/h5>\n\n\n\n

F\u00fcr die neue Arbeit untersuchten Dr. Philipp Tockhorn (Gruppe Albrecht) und Doktorand Johannes Sutter (Gruppe Becker), wie sich Nanostrukturen an verschiedenen Grenzfl\u00e4chen auf die Leistung einer Tandemsolarzelle aus einer Perowskit-Solarzelle auf einer Silizium-Solarzelle auswirken. Zun\u00e4chst berechneten sie mit einer Computersimulation die Photostromdichte in den Perowskit- und Silizium-Subzellen f\u00fcr verschiedene Geometrien mit und ohne Nanotexturen. Anschlie\u00dfend stellten sie Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen mit verschiedenen Strukturierungen her: \u201eSchon die einseitige Nanotexturierung verbessert die Lichtabsorption und erm\u00f6glicht einen h\u00f6heren Kurzschlussstrom im Vergleich zu einer planen Referenz\u201c, sagt Sutter. Und sein Kollege Tockhorn erg\u00e4nzt: \u201eBemerkenswert ist, dass die Nanotexturen auch zu einer leichten Verbesserung der elektronischen Qualit\u00e4t der Tandemsolarzelle und zu einer besseren Filmbildung der Perowskit-Schichten f\u00fchren.“<\/p>\n\n\n\n

Dielektrischer Reflektor<\/h5>\n\n\n\n

Auch an der R\u00fcckseite der Zelle, die das infrarote Licht zur\u00fcck in den Silizium-Absorber reflektieren soll, wurden Verbesserungen erreicht. \u201eDurch den Einsatz eines dielektrischen Reflektors konnten wir diesen Teil des Sonnenlichts effizienter nutzen, was zu einem h\u00f6heren Photostrom f\u00fchrt\u201c, sagt Dr. Alexandros Cruz Bournazou, Postdoc in Bernd Stannowskis Gruppe.<\/p>\n\n\n\n

Die Ergebnisse zeigen den Weg f\u00fcr weitere Verbesserungen auf. Denn die Simulationen legen nahe, dass sich die Leistung durch eine beidseitige Nanostrukturierung der Absorberschichten noch weiter steigern lie\u00dfe. Ein Wirkungsgrad von deutlich \u00fcber 30 % k\u00f6nne erreichbar sein, davon sind die Forschenden \u00fcberzeugt. Das Rennen ist offen.<\/p>\n\n\n

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

Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) 2021<\/a><\/p>\n

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