Prototyp eines Tandem-Dünnschicht-Solarmoduls aus Perowskit und CIGS erreicht Wirkungsgrad von 17,8 Prozent
Dünnschicht-Technologien könnten die Kosten für Solarmodule der nächsten Generation dramatisch senken. Ihre Herstellung sei günstig, aber insbesondere die Verbindung komplementärer Absorbermaterialien in einem Tandem-Solarmodul steigere die Wirkungsgrade. Wissenschaftler des KIT, des ZSW und des belgischen Forschungsinstitutes imec haben auf der internationalen Konferenz PSCO in Genua ein Tandem-Solarmodul aus Perowskit- und CIGS-Dünnschichten vorgestellt, dessen Effizienz von 17,8 Prozent erstmals die Effizienz von Einzel-Solarmodulen aus diesen Materialien übertreffe, heißt es in den Pressemitteilungen vom 27.09.2016 der einzelnen Institute:
„Mit unserem Modul haben wir gezeigt, wie ein skalierbares Perowskit-CIGS-Solarmodul die Effizienz der Einzel-Solarmodule dieser Materialien drastisch übertreffen kann“, unterstreicht Dr. Ulrich W. Paetzold vom KIT. Seine neu eingerichtete Nachwuchsgruppe am Institut für Mikrostrukturtechnik und am Institut für Lichttechnik des KIT erforsche und optimiere den Lichteinfang und die Energieausbeute in diesen Tandem-Dünnschicht-Solarmodulen, heißt es.
Professor Michael Powalla, Leiter der Abteilung Dünnschichtphotovoltaik am KIT sowie Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik am ZSW, führt aus: „Mit dem neuen Modul-Stack wurde eine elegante Methode gefunden, durch die Kombination zweier hoch innovativer Dünnschicht-Technologien das Sonnenspektrum optimal auszunutzen.“
Das semitransparente obere Perowskit-Solarmodul absorbiere besonders effizient den hochenergetischen Anteil des Sonnenspektrums, während die untere CIGS-(Kupfer-Indium-Gallium-Selenid)-Schicht eher die infraroten Anteile umwandle. Insgesamt erziele der Prototyp eine Energieumwandlungseffizienz von 17,8 Prozent. Zum Vergleich: Der Weltrekord für Perowskit-Module liege derzeit bei 15,3 Prozent und das Referenz CIGS-Solarmodul bei 15,7 Prozent.
Zusätzlich zeichne sich der vorgestellte Prototyp durch eine industrietaugliche und skalierbare Bauelementarchitektur aus. Der Prototyp sei rund 3,76 Quadratzentimeter groß und sowohl das semitransparente Perowskit-Solarmodul als auch das CIGS-Solarmodul seien in skalierbare Zellstreifen unterteilt, die monolithisch verschaltet seien, das heiße, dass die Verschaltung der Einzelzellen zum Modul in den Herstellprozess integriert werden könne. Die Verluste der aktiven Fläche lägen bei unter 8 Prozent.
„Dieses hervorragende Resultat ist das Ergebnis einer engen und extrem fruchtbaren Zusammenarbeit von Kollegen am ZSW, imec und KIT“, hebt Dr. Tom Aernouts, Gruppenleiter am imec, hervor. Das belgische Forschungsinstitut imec sei führend in der Herstellung semitransparenter Perowskit-Solarmodule.
In der Entwicklung und Skalierung CIGS-basierter Solarzellen und -module sei das ZSW Vorreiter und halte den Wirkungsgrad-Weltrekord von 22,6 Prozent für CIGS-Dünnschicht-Solarzellen, die grundlegenden Bauelemente für die verschalteten Solar-Module. Die Helmholtz-Nachwuchsgruppe von Dr. Ulrich W. Paetzold am KIT erforsche die Optik in diesem Bauelement und entwickle neue nanophotonische Materialien zur verbesserten Lichtausbeute. Mehr Information zur Nanophotonic am KIT: https://www.imt.kit.edu/1291.php
->Quellen: