(Eike Köhnen/HZB) Die Effizienz von Solarzellen kann verbessert werden einen großen Unterschied machen auf die Menge an Energie, die auf der gleichen Fläche und der gleichen Menge Sonnenschein erzeugt wird, und ein weiterer Weltrekord wurde im Streben nach besseren Erträgen gebrochen.
Forscher haben nun einen Wirkungsgrad von 29,15 Prozent in der Kategorie der Perowskit-/Silizium-Tandemsolarzellen erreicht, die nur einer von mehreren verschiedenen Zelltypen ist. Derzeit gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Technologien im Einsatz, um Sonnenenergie in Strom umzuwandeln.
Das langfristige Ziel von mehr als 30 Prozent rückt für diese Art Panel mittlerweile in greifbare Nähe. Die neuesten Labortests übertreffen den maximalen Wirkungsgrad von 28 Prozent, den Perowskit/Silizium-Zellen bisher erreicht haben.
Die Schichten der Tandem-Solarzelle. (Eike Köhnen/HZB)
„Tandem-Solarzellen, die Silizium mit einem Metallhalogenid-Perowskit koppeln, sind eine vielversprechende Option, um die Effizienzgrenze einer Einzelzelle zu überschreiten“, schreiben die Forscher in ihrem veröffentlichtes Papier . „Wir berichten von einem monolithischen Perowskit/Silizium-Tandem mit einem zertifizierten Stromumwandlungswirkungsgrad von 29,15 Prozent.“
Perowskit Und Silizium wurden tatsächlich separat als Halbleitermaterialien für den Einsatz in Solarmodulen entwickelt: Siliziumzellen gibt es schon länger und sie sind derzeit der Standard in Solarparks auf der ganzen Welt .
Perowskit ist der aufstrebende neue Herausforderer, von dem Wissenschaftler glauben, dass er letztendlich Silizium in puncto Nützlichkeit in den Schatten stellen könnte.
Deshalb experimentieren Wissenschaftler schon lange damit verschiedene Perowskit-Verbindungskombinationen und das Hinzufügen anderer Materialien – in diesem Fall Silizium. Die sogenannte Tandemzelle verwendet zwei Halbleiter, die zwei verschiedene Teile des Lichtspektrums einfangen können, und zwar über Infrarotlicht (eingefangen durch Silizium) bis hin zu sichtbarem Licht (eingefangen durch die Perowskitverbindungen).
Eine weitere gute Nachricht ist, dass die Kombination von Perowskit und Silizium die Kosten für die Herstellung der Panels nicht wesentlich erhöht. Um die Solartechnologie so weit und schnell wie möglich auf den Markt zu bringen, ist es wichtig, den Preis niedrig zu halten.
In dieser neuen Studie wurde der Effizienzrekord von 29,15 Prozent mit einem 1 cm x 1 cm (0,4 Zoll x 0,4 Zoll) großen Panel erreicht, sodass eine erhebliche Vergrößerung erforderlich ist. Das Team sagt jedoch, dass dies möglich sein sollte. Nach 300 Stunden simuliertem Einsatz behielt die Tandemzelle 95 Prozent ihres ursprünglichen Wirkungsgrades bei, was ein weiteres vielversprechendes Zeichen ist.
Der neue Rekord wurde tatsächlich erstmals gemeldet früher in diesem Jahr , obwohl das von Experten begutachtete Papier, das die Leistung detailliert beschreibt, dies getan hat gerade erst veröffentlicht . Um ihren neuen Rekord zu erreichen, verwendeten die Wissenschaftler speziell optimierte Schichtzusammensetzungen, um sowohl die Elektrodenschicht zu verbinden als auch die beiden Zelltypen zusammenzuhalten.
Es ist ein weiterer Moment zum Feiern, aber die Wissenschaftler geben nicht auf: Frühere Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Tandem-Solarzellentechnologie in der Lage sein sollte, Wirkungsgrade von deutlich über 30 Prozent zu erreichen, und sagt das Team „Erste Ideen hierzu sind bereits in der Diskussion.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaft .