{"id":83828,"date":"2022-07-14T02:52:00","date_gmt":"2022-07-14T00:52:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=83828"},"modified":"2022-07-13T13:53:09","modified_gmt":"2022-07-13T11:53:09","slug":"photovoltaik-perowskit-perowskit-tandem-solarmodule-vollstaendig-skalierbar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/photovoltaik-perowskit-perowskit-tandem-solarmodule-vollstaendig-skalierbar\/","title":{"rendered":"Photovoltaik: Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarmodule vollst\u00e4ndig skalierbar"},"content":{"rendered":"\n

Einen Prototyp f\u00fcr vollst\u00e4ndig skalierbare Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarmodule haben Forschende am Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT) entwickelt. Diese Module haben einen Wirkungsgrad bis 19,1 Prozent auf einer Aperturfl\u00e4che von 12,25 Quadratzentimetern. <\/p>\n\n\n\n

Erm\u00f6glicht wurde dieses weltweit erstmals gemeldete Ergebnis durch eine Verbesserung des Wirkungsgrads mit gezieltem Lichtmanagement, eine Hochdurchsatz-Laser-Strukturierung und den Einsatz industriell etablierter Beschichtungsverfahren. Ihre Ergebnisse stellen die Forschenden in der Zeitschrift Nature Energy<\/em><\/a> vor.<\/p>\n\n\n\n

Sonnenlicht spielt als reichlich verf\u00fcgbare und vielseitige Energiequelle eine Schl\u00fcsselrolle, wenn es um die Umstellung von fossilen auf regenerative Quellen sowie eine unabh\u00e4ngige Energieversorgung geht. Eine Solarzelle wandelt das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. In den vergangenen Jahren haben sich Solarzellen aus Perowskit-Halbleitern dank hoher Wirkungsgrade und niedriger Herstellungskosten als besonders vielversprechend erwiesen. Die Effizienz einer Perowskit-Einzelzelle ist trotz der enormen Entwicklung allerdings begrenzt. \u00dcberwinden l\u00e4sst sich diese Begrenzung durch das Stapeln von zwei Solarzellen mit unterschiedlichen Bandl\u00fccken. Bei der Bandl\u00fccke handelt es sich um eine Materialeigenschaft, die denjenigen Teil des Lichtspektrums bestimmt, den eine Solarzelle absorbiert, um Strom zu erzeugen.<\/p>\n\n\n\n

\u00a0Stapeln steigert den Wirkungsgrad<\/h5>\n\n\n\n

 Tandem-Solarzellen nutzen einen breiteren Teil des Lichtspektrums und liefern mehr Strom, bieten also h\u00f6here Wirkungsgrade. Perowskit-Solarzellen mit abstimmbarer Bandl\u00fccke eignen sich ideal als Tandempartner f\u00fcr Solarzellen aus anderen Materialien, aber auch f\u00fcr Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarzellen. Diese zeichnen sich aus durch kosteng\u00fcnstige Herstellung, Verarbeitung mit l\u00f6sungsbasierten Verfahren, mechanische Flexibilit\u00e4t und die Freiheit, verschiedene Einzelzellen mit unterschiedlichen Perowskit-Bandl\u00fccken zu kombinieren. Die Forschung geht davon aus, dass Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarmodule zuk\u00fcnftig hohe Marktanteile erobern werden, sofern sie die Anforderungen an Stabilit\u00e4t und Skalierbarkeit erf\u00fcllen. Skalierbarkeit bedeutet, dass sich Entwicklungen auf gr\u00f6\u00dfere Ma\u00dfst\u00e4be und auf die Massenfertigung \u00fcbertragen lassen.<\/p>\n\n\n\n

 Die Abteilung von Tenure-Track-Professor Ulrich W. Paetzold am Institut f\u00fcr Mikrostrukturtechnik und am Lichttechnischen Institut des KIT hat nun erfolgreich einen Prototyp f\u00fcr die Skalierung hocheffizienter Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarmodule entwickelt. Es gelang den Forschenden, Perowskit-Einzelzellen mit Wirkungsgraden bis 23,5 Prozent bei einer Aperturfl\u00e4che von 0,1 Quadratzentimetern zu Perowskite\/Perowskit-Tandem-Solarmodulen mit Wirkungsgraden bis 19,1 Prozent bei einer Aperturfl\u00e4che von 12,25 Quadratzentimetern aufzuskalieren. Die Aperturfl\u00e4che ist der nutzbare, nicht von Elektroden, Rahmen oder Befestigungen verdeckte Teil der Fl\u00e4che. Bei der Aufskalierung ist der Wirkungsgradverlust mit relativ circa f\u00fcnf Prozent gering. \u201eDieses ist das weltweit erstmals gemeldete Ergebnis eines Perowskit\/Perowskit-Tandem-Solarmoduls\u201c, sagt Dr. Bahram Abdollahi Nejand, Erstautor der Publikation und Teamleiter f\u00fcr Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarmodule.<\/p>\n\n\n\n

\u00a0Drei Innovationen erm\u00f6glichen Aufskalierung<\/h5>\n\n\n\n

 Das beachtliche Ergebnis basiert auf drei wesentlichen Innovationen: Die Forschenden des KIT steigerten den Wirkungsgrad durch gezieltes Lichtmanagement, das hei\u00dft Optimieren des Lichtwegs und Reduzieren von Reflexion in der Solarzellenarchitektur. Sie verwirklichten ein effizientes Layout f\u00fcr Tandem-Solarmodule mithilfe einer Hochdurchsatz-Laser-Strukturierung, die es erm\u00f6glicht, funktionsf\u00e4hige Tandem-Solar-Minimodule mit zweipolig miteinander verbundenen Zellstreifen herzustellen. Schlie\u00dflich verwendeten die Forschenden Beschichtungsverfahren wie Rakeln und Vakuumabscheidung, die in der Industrie bereits etabliert sind. \u201eNur durch die Kombination dieser Expertise am KIT konnte dieses super Forschungsergebnis erzielt werden. Das Ergebnis motiviert zu weiteren Arbeiten in Forschung und Industrie, um die ebenso nachhaltige wie zukunftstr\u00e4chtige Technologie der Perowskit-Perowskit-Tandem-Solarmodule durch Aufskalierung sowie Verbesserung der Stabilit\u00e4t zur Marktreife zu bringen\u201c, erkl\u00e4rt Tenure-Track-Professor Ulrich W. Paetzold. <\/p>\n\n\n\n