Neuer Effizienz-Weltrekord bei Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen

Neuenburg (energate) - Wissenschaftler haben bei Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen einen Wirkungsgrad von über 30 Prozent erreicht und somit einen neuen Effizienz-Weltrekord bei diesem Typ von Solarzelle aufgestellt. Dies teilten die dafür verantwortlichen Organisationen, die ETH Lausanne (EPFL) sowie das Schweizer Innovationszentrum CSEM, in einer gemeinsamen Mitteilung mit. Laut Christophe Ballif, Direktor des Photovoltaik-Labors der EPFL und des CSEM-Zentrums für nachhaltige Energie, wurden Wirkungsgrade jenseits der 30 Prozent bereits mit anderen Materialien und Verfahren erreicht. Diese seien aber zu kostenintensiv gewesen, um die Energiewende zu unterstützen. "Unsere Ergebnisse zeigen erstmals, dass die 30-Prozent-Schallmauer auch mit kostengünstigen Materialien und Verfahren durchbrochen werden kann", sagt Ballif zu dem Effizienz-Weltrekord bei Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen. Dies ergäbe neue Zukunftsperspektiven für die Photovoltaik.

Apropos Zukunftsperspektiven: Christian Wolff, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der EPFL, zeigt sich zuversichtlich, dass die nun in der Wissenschaft erreichten Wirkungsgrade bald auch in für den Markt bestimmten Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen erreicht werden könnten. "Bei dem Transfer vom Laborzellen hin zu grossflächigen Zellen und dann zu Modulen kann es geringe Skalierungsverluste geben, aber diese sind moderierbar. Tatsächlich dürfen die Verluste in Tandemsolarzellen sogar geringer ausfallen, denn im Vergleich zu einer Siliziumzelle wird bei höherer Leistung weniger Strom produziert, der abtransportiert werden muss, sodass eine geringere Fläche für die Metallisierung aufgebracht werden muss", meinte Wolf auf diese Frage zu energate. Typischerweise dauere es bei neuen Technologien - auch fernab von Solarzellen - etwa zehn Jahre, bis diese auf den Markt kommen würden. Teilweise könne dieser Prozess aber auch deutlich schneller vonstatten gehen. "Und tatsächlich bereiten sich die ersten Firmen - zum Beispiel Oxford PV - darauf vor, bereits in den nächsten Jahren marktreife Produkte zu verkaufen", so Wolff zu energate.
 

Eigentlich zwei Weltrekorde

Weiteren Angaben nach ist es den Wissenschaftlern in Neuenburg gelungen, den Wirkungsgrad von zwei verschiedenen Perowskit-Silizium-Tandems zu steigern. Demnach passten sie im ersten Verfahren die Materialien und Herstellungstechniken so an, dass sich Perowskit-Schichten in hoher Qualität aus einer Lösung auf einer planarisierten
Siliziumoberfläche anlagern können, womit bei einer Solarzelle von 1 cm2 eine Energieausbeute von 30,93 Prozent erreicht wurde. Im zweiten Verfahren arbeiteten sie an einer neuen Version einer so genannten hybriden Technik, die Verdampfungs- und Lösungsmittelverfahren kombiniert, auch auf texturierten Siliziumoberflächen funktioniert, und entwickelten so eine Solarzelle, deren Energieausbeute auf 1 cm2 31,25 Prozent betrug. Gemäss den beiden Organisationen liefert der zweite Ansatz somit mehr Strom, zudem sei er mit der Struktur gängiger industrieller Siliziumsolarzellen kompatibel. Der vorherige Wirkungsgradrekord von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen war 2021 von einem Team des Helmholtz Zentrums Berlin aufgestellt worden und lag bei 29,8 Prozent. Die neuen Rekorde von EPFL und CSEM wurden durch das unabhängige National Renewable Energy Laboratory (NREL) in den USA zertifiziert. /mg