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Neuer Weltrekord Tandemsolarzelle des HZB schafft 32,5 Prozent Wirkungsgrad

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

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item Industrietechnik GmbH
Helmholtz-Zentrum Berlin

Das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat einen neuen Weltrekord beim Wirkungsgrad von Tandemsolarzellen aufgestellt. Die aus einer Silizium-Unterzelle und einer Perowskit-Topzelle bestehende Solarzelle wandelt 32,5 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung in elektrische Energie um.

Die Perowskit/Silizium-Tandemsolarzelle des HZB. Zu sehen ist die aktive bläuliche Fläche in der Mitte des Wafers, die von der metallischen, silbrigen Elektrode eingeschlossen wird.
Die Perowskit/Silizium-Tandemsolarzelle des HZB. Zu sehen ist die aktive bläuliche Fläche in der Mitte des Wafers, die von der metallischen, silbrigen Elektrode eingeschlossen wird.
(Bild: Johannes Beckedahl/Lea Zimmerman/HZB)

Das HZB konnte die Effizienz von Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen erneut deutlich steigern. Wurde Ende 2021 hier noch ein Rekordwert von 29,8 Prozent erzielt, liegt der jetzt erreichte Wirkungsgrad bei 32,5 Prozent. Das ist ein neuer Weltrekord. Wie das HZB mitteilt, wurde für diese Stromausbeute eine verbesserte Perowskit-Verbindung und eine raffinierte Modifikation der Oberfläche eingesetzt. So wurde eine Grenzflächenmodifikation entwickelt, bei der die Verluste der Ladungsrekombination weitgehend unterdrückt sind. Weiterhin haben die HZB-Forscher spezielle analytische Messmethoden angewendet, um die grundlegenden Prozesse besser zu verstehen. Diese Entwicklungen wurden anschließend erfolgreich in Tandemsolarzellen übertragen. Durch die Kombination aller Modifikationen konnten schließlich Höchstwerte für die Photospannung (Leerlaufspannung) und der neue Rekordwert der Effizienz für diese Tandemtechnologie erzielt werden, heißt es.

Der Wirkungsgrad von Solarzellen gibt an, wie viel einfallendes Licht in Strom umgewandelt wird. Er lässt sich durch das Stapeln von zwei oder mehr Solarzellen erhöhen, wenn dabei jede Solarzelle einen anderen Teil des Sonnenlichtspektrums absorbiert. Solarzellen aus Perowskiten eignen sich besonders als Bestandteil solcher Tandems. Denn Perowskit besitzt hervorragende optische und elektronische Eigenschaften, die für eine höhere Stromausbeute genutzt werden können. Darüber hinaus kann der Werkstoff mittels Dünnschichttechnologie auf Kunststoff-Folien appliziert werden, so dass flexibel formbare Solarzellen möglich sind.

Nach Angaben des HZB hat das Zertifizier-Institut European Solar Test Installation (ESTI) in Italien die neue Tandemzelle vermessen und den Wirkungsgrad von 32,5 Prozent offiziell bestätigt. Außerdem wurde der Wert in die Übersicht des NREL (National Renewable Energy Laboratory) zu Solarzelltechnologien eingetragen.

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