{"id":82997,"date":"2022-06-15T02:59:00","date_gmt":"2022-06-15T00:59:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=82997"},"modified":"2022-06-14T12:00:16","modified_gmt":"2022-06-14T10:00:16","slug":"duennschicht-photovoltaik-effizient-und-vielseitig-im-doppelpack","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/duennschicht-photovoltaik-effizient-und-vielseitig-im-doppelpack\/","title":{"rendered":"D\u00fcnnschicht-Photovoltaik: Effizient und vielseitig im Doppelpack"},"content":{"rendered":"\n

Forschende am KIT entwickeln Perowskit\/CIS-Tandem-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von fast 25 Prozent \u2013 Materialkombination erm\u00f6glicht mobile Anwendungen.<\/p>\n\n\n\n

Solarzellen \u00fcbereinander zu stapeln, steigert den Wirkungsgrad. Forschende am Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) haben gemeinsam mit Partnern im EU-Projekt PERCISTAND nun Perowskit\/CIS-Tandem-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von fast 25 Prozent hergestellt \u2013 dem bis jetzt h\u00f6chsten f\u00fcr diese Technologie. Zudem sorgt die Materialkombination f\u00fcr Leichtigkeit und Vielseitigkeit, sodass der Einsatz dieser Tandem-Solarzellen auch an Fahrzeugen, tragbaren Ger\u00e4ten sowie falt- oder rollbaren Vorrichtungen vorstellbar ist. Die Forschenden stellen ihre Arbeit in der Zeitschrift ACS Energy Letters<\/a> vor. <\/p>\n\n\n\n

Perowskit-Solarzellen haben in nur zehn Jahren eine steile Entwicklung durchlaufen. Vom Wirkungsgrad her lassen sie sich bereits mit den seit langem etablierten Silizium-Solarzellen vergleichen. Bei Perowskiten handelt es sich um innovative Materialien mit einer speziellen Kristallstruktur. Forschende arbeiten weltweit derzeit daran, die Perowskit-Photovoltaik reif f\u00fcr die praktische Anwendung zu machen. F\u00fcr die Endverbrauchenden sind Solarzellen desto attraktiver, je mehr Strom pro Fl\u00e4cheneinheit sie erzeugen. <\/p>\n\n\n\n

Der Wirkungsgrad l\u00e4sst sich durch das Stapeln von zwei oder mehr Solarzellen erh\u00f6hen. Wenn dabei jede Solarzelle besonders effizient einen anderen Teil des Sonnenlichtspektrums absorbiert, lassen sich inh\u00e4rente Verluste reduzieren und der Wirkungsgrad steigt. Dieser gibt an, wie viel vom einfallenden Licht in Strom umgewandelt wird. Perowskit-Solarzellen eignen sich dank ihrer Vielseitigkeit hervorragend als Bestandteil solcher Tandems. So haben Tandem-Solarzellen aus Perowskiten und Silizium einen Rekordwirkungsgrad von \u00fcber 29 Prozent erreicht \u2013 deutlich h\u00f6her als der von Einzelzellen aus Perowskiten (25,7 Prozent) und Silizium (26,7 Prozent).<\/p>\n\n\n\n

Kombination von Perowskiten mit CIS \u2013 Mobilit\u00e4t und Flexibilit\u00e4t\u00a0<\/h5>\n\n\n\n

Zus\u00e4tzliche Vorteile verspricht die Kombination von Perowskiten mit anderen Materialien, wie Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Dadurch werden flexible und leichte Tandem-Solarzellen m\u00f6glich, die sich nicht nur an Geb\u00e4uden, sondern auch an Fahrzeugen und tragbaren Ger\u00e4ten anbringen lassen. Solche Solarzellen k\u00f6nnten sogar zur Aufbewahrung gefaltet oder gerollt und bei Bedarf ausgefahren werden, beispielsweise auf Jalousien oder Markisen, die vor Sonne sch\u00fctzen und gleichzeitig Strom erzeugen. <\/p>\n\n\n\n

Einem internationalen Team aus Forschenden unter Leitung von Dr. Marco A. Ruiz-Preciado und Tenure-Track-Professor Ulrich W. Paetzold vom Lichttechnischen Institut (LTI) und Institut f\u00fcr Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT ist es nun gelungen, Perowskit\/CIS-Tandem-Solarzellen mit einem Spitzenwirkungsgrad von 24,9 Prozent (23,5 Prozent zertifiziert) herzustellen. \u201eDies ist der h\u00f6chste gemeldete Wirkungsgrad f\u00fcr diese Technologie und der erste hohe Wirkungsgrad \u00fcberhaupt, der mit einer fast galliumfreien Kupfer-Indium-Diselenid-Solarzelle in einem Tandem erreicht wurde\u201c, erkl\u00e4rt Ruiz-Preciado. Die Verringerung der Galliummenge f\u00fchrt zu einer schmalen Bandl\u00fccke von etwa einem Elektronenvolt eV, was dem Idealwert von 0,96 eV f\u00fcr die untere Solarzelle in einem Tandem sehr nahekommt. <\/p>\n\n\n\n

CIS-Solarzellen mit schmaler Bandl\u00fccke \u2013 Perowskit-Solarzellen mit wenig Brom\u00a0<\/h5>\n\n\n\n

Bei der Bandl\u00fccke handelt es sich um eine Materialeigenschaft, die denjenigen Teil des Sonnenspektrums bestimmt, den eine Solarzelle absorbieren kann, um Strom zu erzeugen. In einer monolithischen Tandem-Solarzelle m\u00fcssen die Bandl\u00fccken so beschaffen sein, dass die beiden Zellen \u00e4hnliche Str\u00f6me erzeugen k\u00f6nnen, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen. \u00c4ndert sich die Bandl\u00fccke der unteren Zelle, muss die Bandl\u00fccke der oberen Zelle daran angepasst werden; umgekehrt ebenso.<\/p>\n\n\n\n

Um die Bandl\u00fccke f\u00fcr eine effiziente Tandem-Integration einzustellen, werden \u00fcblicherweise Perowskite mit hohem Bromgehalt verwendet. Dies f\u00fchrt jedoch h\u00e4ufig zu Spannungsverlusten und Phaseninstabilit\u00e4t. Da die Forschenden am KIT und ihre Partner f\u00fcr ihre Tandems unten CIS-Solarzellen mit schmaler Bandl\u00fccke einsetzen, k\u00f6nnen sie die oberen Solarzellen aus Perowskiten mit niedrigem Bromgehalt herstellen, sodass sie effizienter und stabiler sind. <\/p>\n\n\n\n

\u201eUnsere Studie demonstriert das Leistungspotenzial von Perowskit\/CIS-Tandem-Solarzellen und definiert die Basis f\u00fcr zuk\u00fcnftige Entwicklungen, die den Wirkungsgrad weiter verbessern k\u00f6nnen\u201c, so Paetzold. \u201eErreicht haben wir diesen Meilenstein dank der hervorragenden Zusammenarbeit im EU-Projekt PERCISTAND und besonders dank der engen Kooperation mit der Netherlands Organisation for Applied Scientific Research.\u201c Wichtige Vorarbeiten gelangen zudem im nationalen Projekt CAPITANO, gef\u00f6rdert vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).\u00a0<\/p>\n\n\n\n