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

Das könnte Sie auch interessieren

  • Nanodiamanten als Photokatalysatoren mit Sonnenlicht aktivierbar
    Science Highlight
    30.11.2022
    Nanodiamanten als Photokatalysatoren mit Sonnenlicht aktivierbar
    Nanodiamant-Materialien besitzen Potenzial als preisgünstige Photokatalysatoren. Doch bisher benötigten solche Kohlenstoff-Nanopartikel energiereiches UV-Licht, um aktiv zu werden. Das DIACAT-Konsortium hat daher Variationen von Nanodiamant-Materialien hergestellt und analysiert. Die Arbeit zeigt: Wenn die Oberfläche der Nanopartikel mit ausreichend Wasserstoff-Atomen besetzt ist, reicht auch die schwächere Energie von Licht im sichtbaren Bereich für die Anregung aus. Photokatalysatoren auf Basis von Nanodiamanten könnten in Zukunft mit Sonnenlicht CO2 oder N2 in Kohlenwasserstoffe oder Ammoniak umwandeln.
  • Neue Monochromatoroptiken für den „tender“ Röntgenbereich
    Science Highlight
    30.11.2022
    Neue Monochromatoroptiken für den „tender“ Röntgenbereich
    Bislang war es äußerst langwierig, Messungen mit hoher Empfindlichkeit und hoher Ortsauflösung mittels Röntgenlicht im „tender“ Energiebereich von 1,5 - 5,0 keV durchzuführen. Dabei eignet sich genau dieses Röntgenlicht ideal, um Energiematerialien für Batterien oder Katalysatoren, aber auch biologische Systeme zu untersuchen. Dieses Problem hat nun ein Team aus dem HZB gelöst: Die neu entwickelten Monochromatoroptiken erhöhen den Photonenfluss im „tender“ Energiebereich um den Faktor 100 und ermöglichen so hochpräzise Messungen nanostrukturierter Systeme. An katalytisch aktiven Nanopartikeln und Mikrochips wurde die Methode erstmals erfolgreich getestet.
  • Tomographie zeigt hohes Potenzial von Kupfersulfid-Feststoffbatterien
    Science Highlight
    28.11.2022
    Tomographie zeigt hohes Potenzial von Kupfersulfid-Feststoffbatterien
    Feststoffbatterien ermöglichen noch höhere Energiedichten als Lithium-Ionenbatterien bei hoher Sicherheit. Einem Team um Prof. Philipp Adelhelm und Dr. Ingo Manke ist es gelungen, eine Feststoffbatterie während des Ladens und Entladens zu beobachten und hochaufgelöste 3D-Bilder zu erstellen. Dabei zeigte sich, dass sich Rissbildung durch höheren Druck effektiv verringern lässt.