Neue Weltrekorde: Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen

Zweifacher Weltrekord

„Wir haben eine psychologische Hürde genommen“, so Christophe Ballif, Direktor des Photovoltaik-Labors der EPFL und des CSEM-Zentrums für nachhaltige Energie. „Wir haben das Hocheffizienzpotenzial von Perowskit-Silizium-Tandems experimentell validiert. Die Wirkungsgrad-Marke von 30% wurde bereits mit anderen Materialien erreicht, speziell mit III-V-Halbleitern, allerdings waren hier die Materialien und Verfahren zu kostenintensiv, um die Energiewende zu unterstützen: Diese Elemente sind tausendmal so teuer wie Silizium-Solarzellen. Unsere Ergebnisse zeigen erstmals, dass die 30%-Schallmauer auch mit kostengünstigen Materialien und Verfahren durchbrochen werden kann, wodurch sich neue Zukunftsperspektiven für Photovoltaik ergeben“, schwärmt Ballif weiter. 

Den Wissenschaftlern in Neuchâtel ist es gelungen, den Wirkungsgrad von zwei verschiedenen Perowskit-Silizium-Tandems zu steigern. Im ersten Verfahren passten Sie 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% erreicht wird. Im zweiten Verfahren arbeiteten sie an einer neuen Version einer so genannten hybriden Technik die Verdampfungs- und Lösungsmittelverfahren kombiniert und auch auf texturierten Siliziumoberflächen funktioniert, und entwickelten so eine Solarzelle, deren Energieausbeute 31,25% beträgt (wieder auf 1 cm²). Mit diesen Ergebnissen wurden zwei neue Weltrekorde aufgestellt: eine für glatte und eine für texturierte Solarzellenarchitektur. Der zweite Ansatz liefert mehr Strom und ist 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%. Die neuen Rekorde von EPFL und CSEM wurden durch das unabhängige National Renewable Energy Laboratory (NREL) in den USA zertifiziert.