{"id":79841,"date":"2022-02-28T02:24:00","date_gmt":"2022-02-28T01:24:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=79841"},"modified":"2022-02-27T16:00:32","modified_gmt":"2022-02-27T15:00:32","slug":"standard-silizium-solarzellen-erstmals-mit-perowskit-zu-tandem-kombiniert","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/standard-silizium-solarzellen-erstmals-mit-perowskit-zu-tandem-kombiniert\/","title":{"rendered":"Standard-Silizium-Solarzellen erstmals mit Perowskit zu Tandem kombiniert"},"content":{"rendered":"\n

Die Massenfertigung von Silizium-Solarzellen nutzt so genannte PERC-Zellen, sie gelten als \u201eArbeitspferde\u201c der Photovoltaik. <\/p>\n\n\n\n

Nun haben zwei Teams vom HZB und dem Institut f\u00fcr Solarenergie-Forschung in Hameln (ISFH) gezeigt, dass solche Standard-Silizium-Zellen als Basis f\u00fcr Tandemzellen mit Perowskit-Topzellen geeignet sind. Aktuell liegt der Wirkungsgrad der Tandemzelle zwar noch unterhalb dem von optimierten PERC-Zellen allein, k\u00f6nnte aber durch gezielte Optimierungen rasch auf bis zu 29,5% gesteigert werden. Die Forschung wurde im Rahmen eines Verbundprojekts durch das Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gef\u00f6rdert.<\/p>\n\n\n\n

Tandemzellen aus Silizium und Perowskit sind in der Lage, das breite Energiespektrum des Sonnenlichts effizienter in elektrische Energie umzuwandeln als die jeweiligen Einzel-Zellen. Nun ist es zwei Teams vom HZB und dem ISFH Hameln erstmals gelungen, eine Perowskit-Topzelle mit einer so genannten PERC\/POLO-Silizium-Zelle zu einem Tandem-Bauelement zu kombinieren. Das Besondere: PERC-Silizium-Zellen auf p-typ Silizium sind das \u201eArbeitspferd\u201c der Photovoltaik, mit einem Marktanteil von mehr als  50% <\/a> aller weltweit produzierten Solarzellen. Sie sind weitgehend optimiert, temperatur- und langzeitstabil. Deshalb ist es f\u00fcr die Kommerzialisierung einer Perowskit-Silizium Tandem-Technologie besonders interessant, ein \u201ePerowskit-Tandem-Upgrade\u201c f\u00fcr PERC-Zellen zu entwickeln. Die Kooperation fand im Rahmen des Verbundprojekts P3T<\/a> statt, das vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz finanziert und vom HZB koordiniert wird.<\/p>\n\n\n\n

Das Team am ISFH hat f\u00fcr den R\u00fcckseiten-Kontakt der Silizium-Bottomzellen einen industriekompatiblen PERC-Prozess genutzt. Auf der Vorderseite des Wafers kam mit dem sogenannten POLO Kontakt eine weitere industrialisierbare Technologie zum Einsatz, die hier f\u00fcr die kleinfl\u00e4chigen proof of concept<\/em>-Zellen angepasst wurde.<\/p>\n\n\n\n

Die weiteren Prozess-Schritte fanden am HZB statt: Eine zinndotierte Indiumoxid-Rekombinationsschicht wurde als Kontakt zwischen den beiden Teilzellen aufgebracht. Darauf wurde eine Perowskit-Zelle mit einer Schichtfolge prozessiert, die der in der aktuellen HZB-Weltrekord-Tandem-Zelle<\/a> auf n-typ Silizium-Heterojunction-Zellen \u00e4hnelt. Die ersten so produzierten Perowskit-PERC\/POLO Tandemzellen erreichen auf einer aktiven Zell-Fl\u00e4che von ca. 1 cm\u00b2 einen Wirkungsgrad von 21,3%. Dieser Wirkungsgrad liegt in dieser Machbarkeitsstudie also noch unterhalb des Wirkungsgrads von optimierten PERC-Zellen. \u201eErste experimentelle Ergebnisse und optische Simulationen deuten aber darauf hin, dass wir die Leistung durch Prozess- und Schichtoptimierung erheblich verbessern k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Lars Korte, der korrespondierende Autor der Studie.<\/p>\n\n\n\n

Potenzieller Wirkungsgrad: 29,5 %<\/h5>\n\n\n\n

Die Expert*innen sch\u00e4tzen das Potenzial f\u00fcr den Wirkungsgrad (Fachbegriff PCE f\u00fcr Power Conversion Efficiency) dieser Perowskit\/Silizium-Tandemsolarzellen mit PERC-\u00e4hnlicher Unterzellentechnologie auf 29,5%. Erste Schritte zur weiteren Steigerung sind bereits im Blick: Dr. Silvia Mariotti aus dem HZB Team hatte die Bedeckung der Silizium-Oberfl\u00e4che durch den Perowskiten als Verbesserungspotential identifiziert: \u201eMan k\u00f6nnte dazu die Oberfl\u00e4che der Silizium Wafer anpassen und so rasch die Effizienz auf ca. 25% steigern\u201c, sagt Mariotti. Das liegt dann bereits deutlich \u00fcber der Effizienz von PERC-Einzel-Zellen.<\/p>\n\n\n\n