Einen neuen Weltrekord für die Effizienz der Umwandlung von Sonnenlicht in Strom hat eine Tandem-Solarzelle am Helmholz Zentrum Berlin (HZB) aufgestellt. Bestehend aus einer unteren Siliziumzelle und einer oberen Perowskitzelle. Die Zelle ist in der Lage, 32,5 % der einfallenden Sonnenstrahlung in Strom umzuwandeln. Der Wert ist offiziell, er wurde vom ESTI-Zertifizierungsinstitut in Italien bestätigt und bereits hinzugefügt NRELs Tabelle der Solarzellentechnologien (National Renewable Energy Lab) in den Vereinigten Staaten.
„Die bemerkenswerte Effizienzsteigerung von Tandem-Perowskit- und Silizium-Solarzellen ist ein echter Durchbruch, den sich noch vor wenigen Monaten keiner von uns hätte vorstellen können.“ Der Professor sagt es 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 arbeitete an der Entwicklung einer Schnittstellenmodifikation, die die Verluste durch Ladungsträgerrekombination reduziert, und nutzte sorgfältige Analysen, um die einzigartigen Eigenschaften dieser Modifikation zu verstehen. Dank der Bemühungen dieser Wissenschaftler konnte diese Technologie erfolgreich in Tandem-Solarzellen implementiert und durch optische Verbesserungen weiter optimiert werden.
Ergebnis? Die höchste PV (Leerlaufspannung) aller Zeiten, der höchste Wirkungsgrad aller Zeiten.
Perowskit/Silizium-Tandemsolarzelle, kontinuierliches Wachstum
Das letzte Jahrzehnt brachte immer mehr Effizienzrekorde für diese Silizium-Perowskit-Solarzelle, und das Wachstum scheint sich zu beschleunigen. In den letzten 2 Jahren, zum Beispiel: 2021, erreicht das HZB-Team mit periodischen Nanostrukturen einen Wirkungsgrad von 29,8 %. Sommer 2022, derEPFL (Lausanne Polytechnic) in der Schweiz stellte eine Tandemzelle mit einem Wirkungsgrad von 31,3 % vor. 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 im gesamten sichtbaren Lichtspektrum einfangen und umwandeln kann. Dieses technologische Wunderwerk wird Tandemsolarzelle 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 spezieller Materialien, die dazu beitragen, die Lichtnutzung zu optimieren und elektrische Verluste zu minimieren. Es ist nicht nur außerordentlich 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 Leiter des HZB, zeigte sich zufrieden mit diesem Ergebnis: „Wir freuen uns sehr über den neuen Wert, denn er zeigt, dass die Tandem-Perowskit/Silizium-Technologie einen vielversprechenden Beitrag zu einer nachhaltigen Energieversorgung leistet.“
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.
