Einen neuen Weltrekord für die Effizienz der Umwandlung von Sonnenlicht in Strom hat eine Tandemsolarzelle am Helmholz Zentrum Berlin (HZB) aufgestellt. Bestehend aus einer unteren Zelle aus Silizium und einer oberen aus Perowskit, Die Zelle ist in der Lage, 32,5 % der einfallenden Sonnenstrahlung in Strom umzuwandeln. Der Wert ist offiziell, hat eine Bestätigung des ESTI-Zertifizierungsinstituts in Italien erhalten und wurde bereits hinzugefügt NRELs Tabelle der Solarzellentechnologien (National Renewable Energy Lab) in den Vereinigten Staaten.
„Die dramatische Effizienzsteigerung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen ist ein echter Durchbruch, den sich keiner von uns noch vor wenigen Monaten hätte vorstellen können.“ Zu sagen, es ist der Professor Stefan Albrecht, der die Forschung leitete.
Alle beteiligten Mannschaften am HZB, insbesondere das PV Competence Center und das HySPRINT Innovation Lab haben hart gearbeitet und außergewöhnliche Ergebnisse erzielt.
Steve Albrecht, HZB
Neue Schnittstelle, neue Phase
Der außerordentliche Erfolg bei der Entwicklung eines hochentwickelten Perowskits ist das Ergebnis einer brillanten Intuition. DR Silvia Mariotti und dr. eike Kohnen arbeiteten daran, eine Grenzflächenmodifikation zu schaffen, die die Verluste durch Ladungsträgerrekombination reduziert, und führten sorgfältige Analysen durch, um die einzigartigen Eigenschaften dieser Modifikation zu verstehen. Dank der Bemühungen dieser Wissenschaftler wurde diese Technologie erfolgreich in Tandemsolarzellen implementiert und durch optische Verbesserungen weiter optimiert.
Ergebnis? Die höchste PV (Leerlaufspannung) aller Zeiten, der höchste Wirkungsgrad aller Zeiten.
Perowskit/Silizium-Tandemsolarzelle, kontinuierliches Wachstum
Das letzte Jahrzehnt hat immer mehr Effizienzrekorde für diese Silizium-Perowskit-Solarzelle gebracht, und es ist ein Wachstum, das sich zu beschleunigen scheint. In den letzten 2 Jahren zum Beispiel: 2021 erreicht das HZB-Team mit periodischen Nanostrukturen einen Wirkungsgrad von 29,8%. Sommer 2022, dieEPFL (ETH Lausanne) in der Schweiz präsentierte eine Tandemzelle mit einem Wirkungsgrad von 31,3 %. Heute, weniger als 6 Monate später, liegen wir bei 32,5 %.
Der Weg scheint der richtige zu sein
Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Art Supersolarzelle, die Lichtenergie aus dem gesamten sichtbaren Lichtspektrum einfangen und umwandeln kann. Dieses technologische Wunderwerk wird Tandem-Solarzelle genannt und funktioniert dank zweier separater Zellen: einer unteren aus Silizium und einer oberen aus Perowskit.
Die untere Zelle ist für die Umwandlung von rotem und nahem Infrarotlicht verantwortlich, während die obere Zelle für blaues Licht zuständig ist.
Aber wie funktioniert diese Silizium-Perowskit-Solarzelle so effektiv? Dank dünner Schichten aus speziellen Materialien, die helfen, die Lichtnutzung zu optimieren und elektrische Verluste zu minimieren. Er ist nicht nur beeindruckend effizient, sondern auch ästhetisch ansprechend, wie Sie in dieser Illustration von Eike Köhnen/HZB sehen.
Tandem-Perowskit/Silizium-Solarzellen, was nun?
Prof. Bernd Rech, wissenschaftlicher Vorstand des HZB, zeigt sich zufrieden mit diesem Ergebnis: „Wir freuen uns sehr über den neuen Wert, denn er zeigt, dass die Perowskit/Silizium-Tandem-Technologie vielversprechend ist, um zu einer nachhaltigen Energieversorgung beizutragen.“
Er hat Recht: Die NREL-Grafik zeigt deutlich, wie spektakulär die jüngsten Effizienzsteigerungen von HZB und EPFL waren.
Wir hoffen, dass diese Technologie mit fortschreitender Forschung und Entwicklung für Haushalte und Unternehmen auf der ganzen Welt immer zugänglicher und erschwinglicher wird.
