Vom Labor in die Fabrik: Tandemsolarzelle mit Rekordwirkungsgrad

Im HySPRINT Lab am HZB hat das Team um Steve Albrecht eine Perowskit-Technologie entwickelt, die nun mit serienreifen Silizium-Solarzellen von QCELLS zu hocheffizienten Tandemsolarzellen kombiniert werden kann.

Im HySPRINT Lab am HZB hat das Team um Steve Albrecht eine Perowskit-Technologie entwickelt, die nun mit serienreifen Silizium-Solarzellen von QCELLS zu hocheffizienten Tandemsolarzellen kombiniert werden kann. © Amran Al-Ashouri/HZB

Q CELLS und das Helmholtz-Zentrum Berlin haben eine serienreife Silizium-Bottom-Zelle auf Basis der Q.ANTUM-Technologie und eine Top-Zelle auf Basis der Perowskit-Technologie kombiniert. Die 2-Terminal-Tandem-Solarzelle erreicht einen Wirkungsgrad von 28,7% und damit einen neuen Weltrekord.

Q CELLS, ein renommierter Anbieter von Energielösungen in den Bereichen Solar, Energiespeicherung, Downstream-Projektgeschäft und Energiehandel, hat in Zusammenarbeit mit Teams des Helmholtz-Zentrums Berlin einen neuen Weltrekord für den Wirkungsgrad einer Tandemzelle von 28,7 % aufgestellt: Dabei wird eine Q.ANTUM-basierte Silizium-Bottom-Zelle mit einer Perowskit-basierten Topzelle zu einer Tandem-Solarzelle kombiniert.

Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Q CELLS in Thalheim hat in den vergangenen drei Jahren gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin eine Tandem-Solarzelle entwickelt, die aus einer siliziumbasierten Q.ANTUM-Bottom-Zelle und einer perowskitbasierten Topzelle besteht. Der aktuelle Rekordwirkungsgrad von 28,7 % ist eine Verbesserung um fast einen Prozentpunkt  gegenüber dem Rekordwert von 27,8 % aus dem Jahr 2020 (der vom Fraunhofer ISE Callab unabhängig verifiziert wurde). Diese Steigerung des Tandem-Wirkungsgrads wurde durch Verbesserungen sowohl bei den Perowskit- als auch bei den Silizium-Subzellen ermöglicht. Die Forschung und Entwicklung wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und das Land Sachsen-Anhalt gefördert (Projekt PeroQ, Förderkennzeichen: 03EE1118A, 1.6.21-31.5.23)

In der Solarforschung wurden zwar bereits höhere Wirkungsgrade von Perowskit-Tandemzellen beobachtet. Diese Rekorde wurden jedoch mit einer Labortechnologie erzielt, die nicht direkt auf die Massenproduktion übertragbar ist. Die Leistung von Q CELLS und Helmholtz-Zentrum Berlin ist vor allem deshalb bemerkenswert, weil der Wirkungsgrad von 28,7 % mit einer industrietauglichen und kosteneffizienten Bottom-Zellenstruktur auf Basis der Q.ANTUM-Technologie erreicht wurde.

Q CELLS hat im vergangenen Jahr angekündigt, seine F&E-Investitionen in Deutschland in den nächsten drei Jahren auf 125 Millionen Euro zu erhöhen. Ein beträchtlicher Teil dieser Summe ist für die kontinuierliche Unterstützung der F&E-Abteilung von Q CELLS bei der Kommerzialisierung der Perowskit-Silizium-Tandemtechnologie vorgesehen.

"Unsere Expertinnen und Experten haben bereits mehrere Weltrekorde für Tandemzellen erzielt, die Perowskit-Topzellen mit anderen Bottom-Zellen kombinieren, allerdings im Labormaßstab. Wir fördern den Wissens- und Technologietransfer und begrüßen die fruchtbare Zusammenarbeit mit Q CELLS. Es ist bemerkenswert, wie nah der gemeinsam erreichte Wirkungsgrad mit einer serienreifen Bottom-Zelle bereits an das herankommt, was wir im Labormaßstab erreichen können", sagte Prof. Dr. Bernd Rech, wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZB.

Prof. Dr. Steve Albrecht, Gruppenleiter am HZB und Juniorprofessor an der Technischen Universität Berlin, ergänzte: "Es ist eine sehr spannende Entwicklung, dass wir diesen hohen Tandem-Wirkungsgrad mit industrietauglichen Bodenzellen mit hohem Marktanteil erreichen.  So könnte die Tandem-Technologie den PV-Markt schnell revolutionieren."

Dr. Daniel Jeong, CTO von Q CELLS, sagte: "Q CELLS freut sich, gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin diesen neuen Weltrekord im Wirkungsgrad von Tandemzellen bekannt zu geben. Beide Forscherteams haben eng zusammengearbeitet, um eine Tandemzellentechnologie zu entwickeln, die den Kommerzialisierungsprozess beschleunigen und der Industrie letztlich einen echten Leistungssprung in der Photovoltaik ermöglichen würde. Q CELLS ist zuversichtlich, dass es erneut die nächste Generation der Solarzellen hervorbringen kann und wird weiterhin stark in die Unterstützung von Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet investieren."

 

Über Q CELLS

Q CELLS ist einer der weltweit größten und bekanntesten Hersteller von Hochleistungssolarzellen und -modulen für die Photovoltaik. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Seoul, Südkorea (Global Executive HQ) und Thalheim, Deutschland (Technology & Innovation HQ), und verfügt über verschiedene internationale Produktionsstätten in den USA, Malaysia, China und Südkorea. Q CELLS bietet das gesamte Spektrum an Photovoltaik-Produkten, -Anwendungen und -Lösungen an, von Zellen und Modulen über Bausätze und Systeme bis hin zu großen Solarkraftwerken. Durch sein wachsendes globales Geschäftsnetzwerk, das sich über Europa, Nordamerika, Asien, Südamerika, Afrika und den Nahen Osten erstreckt, bietet Q CELLS seinen Kunden in den Bereichen Energieversorgung, Gewerbe, Behörden und Privathaushalte hervorragende Dienstleistungen und langfristige Partnerschaften.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.q-cells.com.

 

Q CELLS/ HZB

  • Link kopieren

Das könnte Sie auch interessieren

  • Berliner Wissenschaftspreis geht an Philipp Adelhelm
    Nachricht
    24.07.2025
    Berliner Wissenschaftspreis geht an Philipp Adelhelm
    Der Batterieforscher Prof. Dr. Philipp Adelhelm wird mit dem Berliner Wissenschaftspreis 2024 ausgezeichnet.  Er ist Professor am Institut für Chemie der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) und leitet eine gemeinsame Forschungsgruppe der HU und des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB). Der Materialwissenschaftler und Elektrochemiker forscht zur Entwicklung nachhaltiger Batterien, die eine Schlüsselrolle für das Gelingen der Energiewende spielen. International zählt er zu den führenden Expert*innen auf dem Gebiet der Natrium-Ionen-Batterien.
  • Schriftrollen aus buddhistischem Schrein an BESSY II virtuell entrollt
    Science Highlight
    23.07.2025
    Schriftrollen aus buddhistischem Schrein an BESSY II virtuell entrollt
    In der mongolischen Sammlung des Ethnologischen Museums der Staatlichen Museen zu Berlin befindet sich ein einzigartiger Gungervaa-Schrein. Der Schrein enthält auch drei kleine Röllchen aus eng gewickelten langen Streifen, die in Seide gewickelt und verklebt sind. Ein Team am HZB konnte die Schrift auf den Streifen teilweise sichtbar machen, ohne die Röllchen durch Aufwickeln zu beschädigen. Mit 3D-Röntgentomographie erstellten sie eine Datenkopie des Röllchens und verwendeten im Anschluss ein mathematisches Verfahren, um den Streifen virtuell zu entrollen. Das Verfahren wird auch in der Batterieforschung angewandt.
  • Langzeittest zeigt: Effizienz von Perowskit-Zellen schwankt mit der Jahreszeit
    Science Highlight
    21.07.2025
    Langzeittest zeigt: Effizienz von Perowskit-Zellen schwankt mit der Jahreszeit
    Auf dem Dach eines Forschungsgebäudes am Campus Adlershof läuft ein einzigartiger Langzeitversuch: Die unterschiedlichsten Solarzellen sind dort über Jahre Wind und Wetter ausgesetzt und werden dabei vermessen. Darunter sind auch Perowskit-Solarzellen. Sie zeichnen sich durch hohe Effizienz zu geringen Herstellungskosten aus. Das Team um Dr. Carolin Ulbrich und Dr. Mark Khenkin hat Messdaten aus vier Jahren ausgewertet und in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials vorgestellt. Dies ist die bislang längste Messreihe zu Perowskit-Zellen im Außeneinsatz. Eine Erkenntnis: Standard-Perowskit-Solarzellen funktionieren während der Sommersaison auch über mehrere Jahre sehr gut, lassen jedoch in der dunkleren Jahreszeit etwas nach. Die Arbeit ist ein wichtiger Beitrag, um das Verhalten von Perowskit-Solarzellen unter realen Bedingungen zu verstehen.