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Weltrekord: Erforschung des effizientesten Silizium-Perowskit-Tandem Solarmoduls

Ein Team des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE hat ein PV-Modul aus Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen hergestellt, das mit einem Wirkungsgrad von 25 Prozent und einer Leistung von 421 W das weltweit effizienteste Solarmodul seiner Art im industriellen Maßstab darstellt.

Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen bieten das Potenzial für signifikant höhere Wirkungsgrade im Vergleich zu aktuellen Silizium-PV-Modulen. Dies ermöglichte es dem Fraunhofer ISE und Oxford PV, ein PV-Modul mit einem beispiellosen Wirkungsgrad zu entwickeln.

Die kommerzielle Produktion dieser Tandemsolarzellen startet dieses Jahr. „Dieser Weltrekord markiert einen wesentlichen Fortschritt für Oxford PV und demonstriert das außergewöhnliche Leistungspotenzial unserer Tandem-Solarzellen in Modulform“, so David Ward, CEO von Oxford PV.

Perowskit-Silizium-Tandemzellen besitzen ein theoretisches Wirkungsgradpotenzial von über 43 Prozent, im Gegensatz zu unter 30 Prozent bei herkömmlichen Silizium-Solarzellen.

Ein Team am Fraunhofer ISE hat jetzt ein Glas-Glas-PV-Modul mit einem Wirkungsgrad von 25 Prozent aus Oxford PV-Zellen hergestellt. „Dieses Modul übertrifft die Effizienz jedes bisherigen Silizium-PV-Moduls im industriellen Format“, erklärt Prof. Dr. Stefan Glunz, Leiter des Bereichs Photovoltaik am Fraunhofer ISE.

Um die temperatursensible Perowskitschicht der Tandemzellen zu schützen, entwickelte das Team Verfahren für die Verschaltung und Einkapselung der Zellen, die sowohl niedrige Temperaturen als auch eine mechanisch schonende Behandlung erfordern. „Diese Methoden eignen sich für die Massenproduktion und lassen sich in bestehenden PV-Modulfertigungslinien implementieren“, sagt Dr. Achim Kraft, Leiter der Gruppe Verbindungstechnik am Fraunhofer ISE.

Die Verschaltung der Solarzellen erfolgte mittels leitfähigem Klebstoff. „Diese Technik wird am Fraunhofer ISE bereits in industriellem Umfang eingesetzt. Künftig planen wir, auch das Löten der Solarzellen bei niedrigen Temperaturen zu testen“, so Dr. Kraft.

Zur Effizienzmessung der PV-Module nutzten die Forscher einen neuen multispektralen Sonnensimulator des Fraunhofer ISE, der die Leistung von Tandem-PV-Modulen unter simuliertem Sonnenlicht genau bestimmen kann.

Das Team von Fraunhofer ISE und Oxford PV zielt nun auf die Zertifizierung des PV-Moduls ab und führt intensive Langzeitstabilitätstests in den Klimakammern des Fraunhofer ISE durch.