Perowskit-Silizium-Solarzellen:
Rekordeffizienz im fertigen Modul

Die Photovoltaik-Experten beim Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, ISE, haben einen Prozess für die Massenproduktion von Modulen aus Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen entwickelt, die besonders hohe Wirkungsgrade erreichen.

Äußerst effizient

Die aktuellen Silizium-Module erreichen in der Praxis Wirkungsgrade um die 20 Prozent, teils etwas darüber. Das Perowskit-Silizium-Modul, das jetzt gebaut wurde, erreichte 25 Prozent, was zu einer Leistung von bis zu 421 Watt auf einer Fläche von 1,68 Quadratmetern führte.

Die Silizium-Perowskit-Tandem-Technologie wurde bereits vor einiger Zeit entwickelt, es gab aber noch keine großen, industriell gefertigten Solarmodule auf dessen Basis. Das hat sich nun geändert: Die Zell-Technologie selbst stammt von Oxford PV, die Forscher beim Fraunhofer ISE sorgten dafür, dass die sich auch mit industriellen Prozessen umsetzen lässt. Perowskit-Silizium-Tandem-Modul im Simulator Perowskit-Silizium-Tandemzellen haben ein theoretisches Wirkungsgradpotenzial von über 43 Prozent gegenüber weniger als 30 Prozent bei Silizium-Solarzellen. In der Praxis werden in beiden Bereichen geringere Werte erreicht. Die Zellen von Oxford OV selbst, die das Unternehmen - eine Ausgründung der Oxford University - in Brandenburg produziert, kommen auf einen Wirkungsgrad von 26,8 Prozent, beim flächigen Einsatz auf einem großen Solarmodul gehen durch Zwischenräume und Anschlüsse noch einige Bereiche verloren, sodass man am Ende noch auf 25 Prozent kommt.

Massenfertigung in Sicht

Bei der Herstellung des Moduls kamen bereits zur Massenfertigung kompatible Technologien zum Einsatz, sodass es Systeme dieser Art zeitnah im Handel geben wird. Die besondere Herausforderung bestand hier darin, dass die Perowskit-Schicht der Tandemzellen sehr temperatursensibel ist. Man musste also Niedertemperatur-Prozesse entwickeln, mit denen sich die Schichtung komplett umsetzen ließ.

Für die Vermessung setzte man einen neuen multispektralen Sonnensimulator ein, mit dem sich die Effizienz von Tandem-PV-Modulen bestimmen lässt. Beide Zellschichten müssen dabei von unterschiedlichen LED-Lichtquellen unter möglichst genau den Bedingungen bestrahlt werden, unter denen sie auch bei natürlichem Sonnenlicht Strom produzieren würden, um so präzise und reproduzierbar die Leistung des Solarmoduls bestimmen zu können. Da die aktuell standardisierten Messmethoden nicht vollständig auf diese neuartige Technologie übertragbar sind, wurde das angewendete Verfahren zusätzlich mit Freilandmessungen validiert.


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