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Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts ISE hat einen entscheidenden Fortschritt bei der Entwicklung von Solarzellen erzielt. Durch die Kombination von Perowskit- und Silizium-Technologie wurde ein Rekord-Wirkungsgrad von 31,6 % erreicht. Dies könnte den Weg für eine industrielle Produktion mit noch höheren Effizienzgraden ebnen.
Durchbruch dank Tandemsolarzellen
Das Forscherteam nutzte eine innovative Tandemsolarzelle, bei der eine industriell texturierte Silizium-Heterojunction-Zelle mit einer Perowskit-Schicht kombiniert wurde. Diese spezielle Struktur ermöglichte den bisher höchsten Wirkungsgrad von 31,6 % für dieses Verfahren. Die pyramidenförmige Oberflächenstruktur der Silizium-Unterzelle sorgt dafür, dass mehr Licht eingefangen und weniger reflektiert wird, was zu einer höheren Energieausbeute führt. Die Technologie stellt einen großen Schritt in Richtung skalierbarer Produktionsmethoden dar.
Optimierung durch spezielle Beschichtungstechnik
Eine der größten Herausforderungen bei dieser Technologie war die gleichmäßige Beschichtung der komplexen Silizium-Oberfläche mit der Perowskit-Schicht. Hier entwickelte das Forschungsteam eine Methode, die Aufdampfen und nass-chemische Abscheidung kombiniert, um eine präzise Beschichtung zu gewährleisten. Dies war entscheidend, um die volle Leistungsfähigkeit der Tandemsolarzellen auszuschöpfen. Die Forscher betonten, dass die neue Methode eine maßgebliche Rolle für den Erfolg des Projekts spielte.
Forschungszusammenarbeit mit internationalem Einfluss
Die Fortschritte bei der Entwicklung der Solarzellen wurden durch die enge Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Forschungsprojekten erreicht. Insbesondere die Projekte „PrEsto“ und „MaNiTU“, die sich mit skalierbaren Prozesstechnologien und nachhaltigen Materialien befassen, waren hierbei entscheidend. Zusätzlich gab es einen intensiven Austausch mit der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) in Saudi-Arabien. Diese internationalen Kooperationen trugen wesentlich zum Erfolg bei und zeigen, wie wichtig globales Wissen für technologische Durchbrüche ist.
Potenzial für noch höhere Effizienz
Obwohl der aktuelle Wirkungsgrad von 31,6 % bereits einen neuen Maßstab setzt, sehen die Forscher noch weiteres Optimierungspotenzial. Vor allem die Verbesserung der Passivierung zwischen der Perowskit-Schicht und der Elektronen-Leitungsschicht wird als Schlüssel für noch höhere Wirkungsgrade angesehen. Weitere Forschungen konzentrieren sich zudem auf die Optimierung der Silizium-Unterzelle, um den Wirkungsgrad in Zukunft weiter zu steigern. Dies könnte die Zukunft der Solarenergie entscheidend prägen.
Der erreichte Wirkungsgrad von 31,6 % markiert einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung effizienter Solarzellen. Durch die Kombination von Perowskit- und Silizium-Technologie eröffnet sich großes Potenzial für die zukünftige Energiegewinnung. Mit weiteren Verbesserungen könnten noch höhere Effizienzwerte erreicht und die Solarindustrie revolutioniert werden.
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