Perowskit/Silizium-Tandemzellen auf dem Weg in die Massenproduktion
Die am HZB betriebene Clusteranlage ermöglicht es, großflächige Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen herzustellen. Die Anlage ist weltweit einzigartig und trägt dazu bei, neue industrienahe Prozesse, Materialien und Solarzellen zu entwickeln. © B. Stannowski / HZB
Um Tandem-Solarzellen vom Labormaßstab in die Produktion zu überführen kooperiert das HZB mit dem Solarmodulhersteller Meyer Burger, der große Expertise in der Heterojunction-Technologie (HJT) für Silizium-Module besitzt. Im Rahmen dieser Kooperation sollen serienreife Silizium-Bottom-Zellen auf Basis der Heterojunction-Technologie mit einer Top-Zelle auf Basis der Perowskit-Technologie kombiniert werden.
Meyer Burger ist ein Hersteller von qualitativ hochwertigen Solarmodulen auf Basis der Silizium-Heterojunction-Technologie (HJT). Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Meyer Burger hat bereits in den vergangenen Jahren gemeinsam mit dem Team von Bernd Stannowski am Helmholtz-Zentrum Berlin HJT- Zellen entwickelt.
Das HZB besitzt große Expertise im Bereich Perowskit-Solarzellen. In der jüngsten Zeit wurden, maßgeblich durch die Arbeiten der Gruppe um Steve Albrecht, Labor-Tandemsolarzellen, die Heterojunction und Perowskit kombinieren, mit Rekordwirkungsgrade von über 31 Prozent erzielt. Allerdings haben solche Rekord-Tandemzellen nur die laborüblichen Flächen von 1 cm² und werden zum Teil mit Prozessen hergestellt, die nicht skalierbar sind.
„Wir freuen uns daher, dass wir mit Meyer Burger kooperieren, um diese fantastische Technologie in die Anwendung zu überführen“, sagt Bernd Stannowski, der die Kooperation am HZB leitet. Dabei kommt auch eine neue Clusteranlage (KOALA) zum Einsatz. Diese weltweit einzigartige Anlage, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und dem Forschungsministerium (BMBF), ermöglicht es, auf Industrie üblichen großen Wafern Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen im Vakuum herzustellen.
„Meyer Burger fertigt in Europa und schafft dadurch hochwertige Arbeitsplätze. Dabei verwertet das Unternehmen Technologien, die in Europa entwickelt wurden“, sagt Rutger Schlatmann, Direktor des Kompetenzzentrum Photovoltaik Berlin (PVcomB) am HZB. Der neue Kooperationsvertrag ist auf drei Jahre angelegt.
- Neues Kontaktmaterial steigert Wirkungsgrad von Perowskit-SolarzellenEin neu entwickeltes Material für den Elektronenkontakt verbessert die Wirkungsgrade von Perowskit-Einzelsolarzellen und Perowskit/Silizium Tandemsolarzellen. Das neue Material basiert auf einem Carboran-Molekül und bietet gegenüber dem bisher genutzten Standardmaterial aus so genannten Fußballmolekülen eine Reihe von Vorteilen, zeigt die Studie, die federführend von einem Team um Steve Albrecht erarbeitet wurde. Inzwischen ist das Material patentiert und kommerziell erhältlich.
- 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.