Optimale Bandlücke für hybride Tandem-Solarzelle aus Silizium und Perowskit
Schema des Aufbaus der Tandem-Zelle. © H. Cords/HZB
Tandemsolarzellen aus Silizium und Perowskit gelten als Hoffnungsträger für zukünftige hocheffiziente Solarmodule. Ein Team um den Perowskit-Pionier Henry Snaith, Universität Oxford, hat nun mit Bernd Rech und Lars Korte vom Helmholtz-Zentrum Berlin gezeigt, dass Wirkungsgrade von bis zu 30 Prozent für eine Perowskit-Silizium-Tandemzelle erreichbar sind. Sie haben dafür die chemische Zusammensetzung der Perowskit-Schicht systematisch variiert und so eine Bandlücke von 1,75 Elektronenvolt realisiert, die für die Energieumwandlung optimal ist. Ihre Arbeit ist nun in „Science“ publiziert.
Tandem-Solarzellen kombinieren unterschiedliche Solarzellen, um höhere Wirkungsgrade zu erzielen. Dabei ist die Kombination von Perowskit mit Silizium besonders interessant: Denn Perowskit wandelt Licht im sichtbaren Bereich in elektrische Energie um, während Silizium das Licht im nahinfraroten und infraroten Bereich nutzen kann (siehe auch IInfo vom 28. Oktober 2015). In Standard-Perowskit ist allerdings die so genannte Bandlücke mit ca. 1,6 Elektronenvolt noch etwas zu niedrig, um das Sonnenlicht optimal umzuwandeln.
Nun hat eine Kooperation zwischen dem Perowskit-Pionier Prof. Henry Snaith, University of Oxford, und den Silizium-Experten Prof. Bernd Rech und Dr. Lars Korte vom HZB-Institut für Siliziumphotovoltaik gezeigt, dass ein Wirkungsgrad von 30 % realistisch erreichbar scheint: Dafür haben sie gemeinsam eine Silizium-Perowskit-Tandemzelle konzipiert, bei der die beiden Zellen mechanisch aufeinander gestapelt und separat kontaktiert sind.
Das HZB-Team hat die Silizium-Zelle hergestellt, die die untere der beiden Zellen im Tandem bildet. Dem Team in Oxford gelang es, die Bandlücke des Perowskits auf 1,75 eV zu erhöhen, indem sie die chemische Zusammensetzung der Perowskit-Schicht systematisch variierten. Gleichzeitig konnten sie dadurch auch die chemische und thermische Stabilität der empfindlichen Perowskit-Schicht deutlich steigern.
Science 8 January 2016: Vol. 351 no. 6269 pp. 151-155
A mixed-cation lead mixed-halide perovskite absorber for tandem solar cells
- Elektrokatalysatoren: Ladungstrennung an der Fest-Flüssig-Grenzfläche modelliertWasserstoff spielt für die Wende hin zur CO₂-Neutralität eine entscheidende Rolle, sowohl als Energieträger als auch als Ausgangsstoff für die grüne Chemie. Die großtechnische Erzeugung von Wasserstoff durch Elektrolyse sowie vieler anderer chemischer Produkte erfordert jedoch deutlich kostengünstigere und effizientere Katalysatoren. Um Elektrokatalysatoren gezielt zu verbessern, ist es von großem Nutzen, die elektrochemischen Prozesse genau zu verstehen, die an der Grenzfläche zwischen dem festen Katalysator und dem flüssigen Medium ablaufen. Ein europäisches Team hat In der Fachzeitschrift Nature Communications ein leistungsfähiges Modell vorgestellt, das die Ladungstrennung an der Grenzfläche, die Bildung der elektrischen Doppelschicht sowie deren Einfluss auf die katalytische Aktivität hervorragend beschreibt.
- Theorie trifft Praxis – Wir gehen wieder an die HTW Berlin!Die Beratungsstelle für BIPV (BAIP) des HZB übernimmt wieder die Koordination und Ausführung der Vorlesung "Gebäudeintegierte Photovoltaik".
- KI-gestützte Katalysatorforschung: 30 Millionen Euro Förderung für deutsches KonsortiumSechs Partner aus Forschung und Industrie – darunter das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), das Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft (FHI), BASF, Dunia Innovations, Siemens Energy und die Technische Universität Berlin – starten ein gemeinsames Projekt, um die Katalysatorforschung zu beschleunigen. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert das Projekt ASCEND (Accelerated Solutions for Catalysis using Emerging Nanotechnology and Digital Innovation) mit 30 Millionen Euro. Die Forschungsinitiative trägt dazu bei, energieintensive Industrien nachhaltiger zu gestalten. Dabei soll die industrielle Wettbewerbsfähigkeit, vor allem im Chemiesektor, erhalten bleiben. Das Projekt hat eine Laufzeit von fünf Jahren und startet am 1. April 2026.