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Forschungsprojekt: Perowskit/Silizium-Tandemsolarzelle mit mehr als 27 Prozent Wirkungsgrad – pv magazine Deutschland

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Um eine industrielle Umsetzung zu beschleunigen, sollen nicht nur Leuchtturmwirkungsgrade unter Standardtestbedingungen erreicht werden, sondern auch ein signifikanter Mehrertrag in der Energieausbeute. An dem Projekt sind das Institut für Solarenergieforschung (ISFH), das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Institut für Materialien und Bauelemente der Elektronik der Universität Hannover sowie die Unternehmen Centrotherm, Singulus, Meyer Burger und Von Ardenne beteiligt.

„27plus6“ heißt das Projekt, mit dem die Beteiligten neue Leuchtturmwirkungsgrade für Solarzellen realisieren wollen. „Wir wollen mit unserer Siliziumtechnologie einen Leuchtturmwirkungsgrad von 27 Prozent erreichen. Zusätzlich wollen wir diese Solarzellen zu einem Tandem erweitern, das heißt, eine zweite Solarzelle aus Perowskit aufbringen. Durch die somit verbesserte Ausnutzung des Sonnenspektrums sollen dann sogar Wirkungsgrade von 33 Prozent erreicht werden“, sagt Projektleiter Sascha Wolter vom Institut für Solarenergieforschung in Hameln. Das ISFH hat sich dafür mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Centrotherm International AG zusammengeschlossen. Das Konsortium wird zudem vom Institut für Materialien und Bauelemente der Elektronik der Leibniz Universität Hannover und den Anlagenbauern Singulus, Meyer Burger und Von Ardenne unterstützt.

Wie die Projektpartner mitteilen, sollen nicht nur Leuchtturmwirkungsgrade unter Standardtestbedingungen erreicht, sondern auch ein signifikanter Mehrertrag in der Energieausbeute demonstriert werden. Damit soll eine industrielle Umsetzung beschleunigt werden. Dass sich das reale Sonnenspektrum im Tages- und Jahresverlauf ändere, erschwere bei Tandemsolarzellen die Stromanpassung der beiden Subzellen, wenn diese in der typischen 2-Terminal-Konfiguration mit je einem elektrischen Kontakt auf der Vorder- und Rückseite verschaltet seien. Das Projekt „27plus6“ soll daher 3-Terminalzellen entwickelt, da diese sich durch eine größere Robustheit gegenüber dem sich im Tagesverlauf ändernden Sonnenspektrum auszeichnen. In Verbindung mit einem innovativen Verschaltungskonzept sollen Solarmodule mit Zellen dieser Art einen höheren Energieertrag ermöglichen.

Das ISFH bringt in das Projekt seine Kompetenzen bei der Entwicklung von rückkontaktierten Silizium-Solarzellen mit passivierenden Kontakten ein und will die konforme Abscheidung von Perowskit-Absorbern auf texturierten Oberflächen mittels Ko-Verdampfen weiterentwickeln. Das KIT steuert seine Expertisen im Bereich der Perowskit-Zellentwicklung bei, beispielsweise die Realisierung zweidimensionaler Perowskit-Kristallstrukturen unter den Kontaktschichten, um mit Hilfe des so entstehenden Offsets in der Energiebandstruktur den dreidimensionalen Perowskit-Absorber zu passivieren. Und Centrotherm will im Zuge des Projekts seine Prozesse zur Abscheidung von Schichten für passivierende Kontakte weiterentwickeln und im Hinblick auf eine industrielle Produktion optimieren.

Den Partnern zufolge können mit der im Projekt angestrebten Demonstration eines signifikanten Energie-Mehrertrags gegenüber heutigen Silizium-Solarzellen die Photovoltaik-Stromgestehungskosten in Deutschland unter vier Euro-Cent je Kilowattstunde sinken. Durch die hohe Flächeneffizienz seien zudem Photovoltaik-Spezialanwendungen wie die Integration in Elektrofahrzeuge denkbar.

Stephan Rothe

Geschäftsführer / CEO, EEHD Erneuerbare Energien Handel und Distribution GmbH

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