Solarzellen wandeln mehr Sonnenenergie um durch die Kombination von Perowskit und Silizium
Washington, 17. August 2021 – Viele Länder auf der ganzen Welt haben sich verpflichtet, ihre Emissionen zu reduzieren oder Netto-Null-Emissionen zu erreichen, um die Klimaziele der Vereinten Nationen zu erreichen, den Temperaturanstieg bis 2050 unter 1,5 Grad Celsius zu halten. Erneuerbare Energietechnologien, insbesondere Solarenergie, werden bei der Erreichung dieser Ziele eine wichtige Rolle spielen.
Um das Potenzial des Sonnenlichts, der weltweit am häufigsten vorkommenden Energiequelle, voll auszuschöpfen, versuchen Wissenschaftler seit Jahrhunderten, die aus der Sonne gewonnene Energiemenge zu maximieren. In den Applied Physics Letters von AIP Publishing beschreiben Forscher von Oxford PV, wie die Kombination von Metallhalogenid-Perowskit mit herkömmlichem Silizium zu einer leistungsfähigeren Solarzelle führt, die die praktische Effizienzgrenze von 26 % für Siliziumzellen allein überschreitet.
„Wir haben Perowskit als perfekten Partner für ein Tandemsystem mit Silizium identifiziert“, so die Autorin Laura Miranda Pérez.
Perowskite erfüllen vom Material her alle optoelektronischen Anforderungen an eine Photovoltaikzelle und können mit bestehenden Verfahren hergestellt werden. Diese Eigenschaften machen Perowskite zu einer perfekten Plug-and-Play-Ergänzung zur Siliziumtechnologie, da sie als Schicht auf eine herkömmliche Siliziumsolarzelle aufgebracht werden können.
„Wir sichern das Potenzial der Perowskit-auf-Silizium-Tandemtechnologie, indem wir die weltweit höchsten Wirkungsgrade erzielen. Unser derzeitiger Rekord liegt bei 29,52 %.“, so Miranda Pérez.
Die elementare Zusammensetzung des Perowskit-Materials ist in bestehenden Lieferketten leicht verfügbar und bietet einen klaren Weg zur raschen Weiterentwicklung der Technologie, um die ehrgeizigen Solarenergieziele zu erreichen, die zur Bekämpfung des Klimawandels erforderlich sind. Darüber hinaus könnte die höhere Ausgangsleistung von Perowskit-auf-Silizium-Tandemzellen den CO2-Fußabdruck ausgleichen, der bei der Herstellung des für Photovoltaikzellen benötigten hochreinen Siliziums entsteht.
Die Forscher stellten fest, dass sich die Leistung von Silizium am schnellsten verbessern lässt, wenn man es mit Perowskit versetzt, denn so lassen sich die mit der Einführung einer völlig neuen Technologie verbundenen Störungen in der Industrie vermeiden. Die Forscher haben sich sieben Jahre lang auf Tandemsolarzellen konzentriert und stehen nun kurz vor dem Beginn der kommerziellen Massenproduktion in ihrer Fabrik in Brandenburg, Deutschland.
„Wir wollen den Menschen helfen, das enorme Potenzial der Perowskit-Silizium-Tandemtechnologie zu verstehen, um die Effizienz von Solarsystemen zu steigern und der Welt zu helfen, das Ziel einer nachhaltigen Energieversorgung für alle zu erreichen.“, so Miranda Pérez.
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Diese Pressemitteilung wurde am 17. August 2021 vom AIP-Verlag herausgegeben und veröffentlicht: siehe Website des AIP-Verlags.
Der Artikel „Perowskit/Silizium-Tandem-Photovoltaik: Technologische Disruption ohne Geschäftsunterbrechung“ wurde von Christina Kamaraki, Matthew T. Klug, Thomas Green, Laura Miranda Pérez und Christopher Case verfasst. Der Artikel erscheint in Applied Physics Letters am 17. August 2021 und ist abrufbar unter https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0054086 (öffnet in einem neuen Fenster).