Wirkungsgrad von 25,2 Prozent mit Tandem-Technologie

Perowskit-Solarzelle erreicht Rekordwert

Mit immer besseren Materialien und Fertigungsmethoden steigen die Wirkungsgrade der Photovoltaikzellen. © HZB

Eine Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzelle mit einem Rekordwirkungsgrad von 25,2 Prozent hat das Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) diese Woche bei einer Konferenz auf Hawaii vorgestellt. Das HZB hat die Zelle mit der Universität Oxford und dem Perowskit-Spezialisten Oxford PV entwickelt. Für den guten Wirkungsgrad hat das HZB den unteren Teil der Zelle aus Silizium mit einer speziellen Schicht aus Siliziumoxid optimiert.

"Perowskit-basierte Tandem-Solarzellen können das Licht besonders effizient nutzen", erklärt Rutger Schlatmann, Direktor des Kompetenzzentrums Dünnschicht- und Nanotechnologie für Photovoltaik Berlin am HZB. In der Zusammenarbeit mit Oxford PV gehe es darum, die Perowskit-Silizium-Tandemzellen weiter zu optimieren, ihre Skalierbarkeit zu demonstrieren und die Integration in großflächige Solarmodule zu erleichtern. Die Rekordzelle hat dagegen nur eine Fläche von einem Quadratzentimeter.

Eine weitere Zelle mit einem Wirkungsgrad von 25,2 Prozent stellte die Ecole Polytechnique Federale de Lausanne auf der Konferenz vor. Auf immerhin 25,0 Prozent Wirkungsgrad kommt eine dritte Zelle von einem HZB-Team um Steve Albrecht.

Tandemzellen bestehen wie Dünnschichtzellen aus mehreren Lagen von Materialien, die unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts absorbieren. Nicht alle zurzeit erforschten Tandemzellen arbeiten mit Perowskiten – aber sehr vele.

Perowskit ist Calziumtitanat (CaTiO3). Das Mineral wurde bei seiner Entdeckung nach einem russischen Mineralogen benannt. Heute bezeichnet man alle Stoffe mit der gleichen würfelförmigen Kristallstruktur wie Calziumtitanat als Perowskite.

Bisher kann man serienmäßig noch keine Solarmodule mit Perowskit-Beschichtung kaufen. Der Vorreiter Oxford PV, eine Ausgründung der Universität Oxford, will aber noch in diesem Jahr eine Pilotlinie aufbauen. Sie soll in Brandenburg an der Havel in einem Gebäude der geschlossenen Photovoltaiksparte von Bosch entstehen. Danach sollen Maschinenbauer die Fertigungstechnologie übernehmen können.

Bis Solarzellen mit Perowskiten nennenswerte Markanteile erreichen, dürften aber noch einige Jahre vergehen. Die regelmäßig aktualisierte International Technology Roadmap for Photovoltaics sieht Tandemzellen im Jahr 2027 bei fünf Prozent Marktanteil. Bis dahin werde zunächst der Anteil der PERC-Zellen von heute gut 20 auf knapp 60 Prozent steigen. Künftig wären sogar Zellen aus reinem Perowskit denkbar. Auch daran wird geforscht. Quelle: HZB / sue

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