Revolution in der Solarenergie: Neue Tandemzelle erreicht 33,1% Wirkungsgrad!

Revolution in der Solarenergie: Neue Tandemzelle erreicht 33,1% Wirkungsgrad!

Wissenschaftler der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), der Universität Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben einen bedeutenden Fortschritt in der Solarzellenforschung erzielt. Sie haben erstmals die Passivierung von Perowskit-Oberzellen auf Siliziumzellen demonstriert, was in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde.

Silizium-Solarzellen erreichen nur einen maximalen Wirkungsgrad von 29,4 Prozent und stoßen somit an physikalische Grenzen. Die innovative Kombination von Silizium-Unterzellen mit pyramidaler Oberfläche und Perowskit-Oberzellen ermöglicht jedoch die Erreichung höherer Wirkungsgrade. Eine der Herausforderungen hierbei ist die gleichmäßige Beschichtung der texturierten Siliziumoberflächen mit Perowskit für eine effiziente Oberflächenpassivierung.

Durchbruch durch passivierte Perowskit-Zellen

Ein Durchbruch wurde erzielt, indem 1,3-Diaminopropan-Dihydroiodid zur Passivierung der Perowskit-Schicht auf den texturierten Siliziumzellen verwendet wurde. Diese neuen Tandemsolarzellen erreichten einen beeindruckenden Wirkungsgrad von bis zu 33,1 Prozent sowie eine Leerlaufspannung von 2,01 Volt. Diese Passivierung verstärkt nicht nur die Oberflächeneigenschaften, sondern optimiert auch die ganze Schicht, was sowohl die Leitfähigkeit als auch den Füllfaktor verbessert.

Prof. Stefaan De Wolf, ein führender Wissenschaftler an der KAUST, äußerte sich positiv über diese Ergebnisse und betonte die Verbesserung des Verständnisses der Prozesse innerhalb der Oberzelle bei der Umwandlung von Licht in Elektrizität. Dies stellt einen wertvollen Schritt in der Entwicklung leistungsfähigerer Tandem-Solarzellen dar, wovon die gesamte Photovoltaik-Industrie profitieren könnte. Besonders die durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekte „MaNiTU“, „PrEsto“ und „Perle“ unterstützen diese Entwicklungen.

Optimierung und Zukunftsperspektiven

Die Ergebnisse fließen auch in das langfristige Projekt „50Prozent“ des Fraunhofer ISE ein, das darauf abzielt, Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 50 Prozent zu entwickeln. Bereits jetzt hat ein Team am Fraunhofer ISE eine Solarzelle mit 47,6 Prozent Wirkungsgrad unter konzentriertem Sonnenlicht erreicht. Die Erforschung und Optimierung jeder Schicht, die prozesstechnologischen Verbesserungen sowie die Entwicklung effektiver Antireflexionsschichten sind ein Teil dieses umfassenden Plans. Dr. Frank Dimroth leitet dieses Projekt und sieht darin einen essenziellen Beitrag zur Verbesserung der Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit der Photovoltaik-Branche.

Diese Entwicklungen sind nicht nur technologisch bemerkenswert, sie haben auch das Potenzial, die nachhaltige Stromerzeugung maßgeblich zu fördern. Die aktuellen Fortschritte zeigen, wie wichtig innovatives Denken und Forschung in der erneuerbaren Energiegewinnung sind. Die zusammengetragenen Erkenntnisse bieten eine vielversprechende Grundlage für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsprojekte in der Solarzelletechnologie.