Fortschritte bei Solartechnologien – von der Forschung in die Anwendung
EU-Verbundprojekt präsentiert Ergebnisse: Hohe Wirkungsgrade mit weniger Materialeinsatz
Zum Abschluss des Europäischen Verbundprojekts CHEETAH fand am 30. November 2017 am HZB ein Workshop zum Thema "European Solar Technology Forum - From Research to Industrial Application" statt. Über 100 Teilnehmer aus den wichtigsten europäischen Forschungsinstituten auf dem Gebiet der Photovoltaik und von zahlreichen Universitäten kamen mit Industrievertretern zusammen, um die im Rahmen von CHEETAH erzielten Fortschritte zu diskutieren.
Drei unterschiedliche Typen von Solarzellen konnten deutlich verbessert werden.
Silizium-Photovoltaik: Wafer um die Hälfte dünner
Im Bereich Silizium-Photovoltaik ging es um die Verwendung immer dünnerer Wafer zur Herstellung von Photovoltaikmodulen. Hier konnten mehrere Module mit 90-100 mikrometerdicken Zellen präsentiert werden, die eine erhebliche Materialersparnis im Vergleich zu Standardmodulen mit Zelldicken von 180 Mikrometern ermöglichen.
Durch integrierte Linsensysteme Materialeinsatz bei Chalkopyrit-Solarzellen reduzieren
Der Ansatz zur Materialersparnis bei den Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von Chalkopyriten (Cu(In,Ga)Se2) war ein anderer: Die Zellen werden in der Fläche verkleinert und über in die Module integrierte Linsensysteme mit konzentriertem Sonnenlicht bestrahlt. Das Ziel ist es, bei erheblicher Materialeinsparung mindestens den Wirkungsgrad von derzeitigen Industriemodulen zu erreichen. Erste Prototypen lassen bereits erkennen, dass die Methode prinzipiell funktioniert und unter Umständen aufgrund der hohen Lichtintensität sogar höhere Wirkungsgrade als Standardzellen erreichen kann.
Lebensdauer von hybriden Solarzellen erhöhen
Das dritte Thema bei CHEETAH betraf organische oder hybride Solarzellen. Dort wurden in aufwendigen Messreihen polymere Versiegelungsmaterialien getestet und mit der Lebensdauer der Zellen korreliert. Mit den besten Polymeren konnte die Lebensdauer dieser Solarzellen bis auf mehrere Jahre erhöht werden.
Die Präsentationen können hier angesehen werden.
- BESSY II: Neue Probenumgebung erlaubt Einblick in thermokatalytische ProzesseEine neuartige Messzelle ermöglicht erstmals Untersuchungen mit weicher und harter Röntgenstrahlung unter hohen Drücken von bis zu 20 bar und Temperaturen von bis zu 400 °C. Dies liefert neue Erkenntnisse über thermokatalytische Prozesse, wie beispielsweise die Fischer-Tropsch-Synthese zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe. Die Entwicklung der Messzelle gilt als Meilenstein im Rahmen des Care-O-Sene-Projekts.
- Präzise Grenzflächenchemie steigert Wirkungsgrad von Perowskit-SolarzellenIm Rahmen einer internationalen Forschungskooperation wurde eine neue molekulare Strategie entwickelt, um eine der Grenzflächen in Perowskit-Solarzellen zu verbessern. Die daraus resultierenden Solarzellen erreichten in der n-i-p-Architektur einen Energieumwandlungswirkungsgrad von 26,19 % bei gleichzeitig hoher Betriebsstabilität unter längerer Bestrahlung und erhöhten Temperaturen. Die Ergebnisse wurden im „Journal of the American Chemical Society“ veröffentlicht.
- Perowskit-Dreifachsolarzellen: Noch effizienter mit GO/SAM DoppelschichtPerowskit-Halbleiter wandeln Sonnenlicht effizient in elektrische Energie um, darüber hinaus sind sie günstig und superleicht. Ein Team am HZB hat eine Dreifachsolarzelle aus drei unterschiedlichen Perowskit-Halbleitern mit einer neuartigen Doppelschicht aus Graphenoxid und SAM als Lochleiter entwickelt. Sie konnten zeigen, dass diese Doppelschicht sowohl den Wirkungsgrad als auch die Langzeitstabilität deutlich steigert. Der Wirkungsgrad der neuartigen Perowskit-Dreifachsolarzelle beträgt 27,3% und fällt auch nach mehr als 770 Stunden in Betrieb kaum ab. Die Studie ist in der renommierten Fachzeitschrift Joule erschienen.