Tandemsolarzellen markieren einen der aktuell größten Energietrends der Photovoltaik-Branche. Die Stapelung zweier verschiedener Solarzellen übereinander gewährleistet eine effizientere Ausnutzung des einstrahlenden Sonnenlichts. Mit den Solarzellen im Doppelpack lassen sich so deutlich höhere Wirkungsgrade erzielen als mit Einfachsolarzellen. Einen neuen Rekordwirkungsgrad von 24,6 Prozent hat nun eine Tandemsolarzelle aus Perowskit und CIGS erreicht. Das innBW-Institut Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) entwickelte die Tandemzelle in Zusammenarbeit mit einem belgischen Forschungsinstitut. Die Wissenschaftler setzten damit einen weiteren Meilenstein für zukünftige Dünnschichtsolarzellen mit Wirkungsgraden von mehr als 30 Prozent.
„Der Rekordwirkungsgrad konnte aufgrund von zwei Faktoren erzielt werden“, so Prof. Dr. Michael Powalla, Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik beim ZSW. „Da ist zum einem die verbesserte Perowskit-Zelle und zum anderen einer der weltweit besten Wirkungsgrade für CIGS-Zellen.“ Die Perowskit-Zelle wurde vom belgischen Forschungsinstitut Nanoelectronics Research Centre (imec) verbessert. Die Forscher optimierten die Transmission der Perowskitzelle für Licht im Infrarot-nahen Spektrum. Zusätzlich vergrößerten die Wissenschaftler die Bandlücke des Perowskitmaterials, was einen höheren Wirkungsgrad ermöglichte.
Die CIGS-Zelle mit einer Größe von 0,5 Quadratzentimeter wurde in der Hocheffizienzanlage des ZSW unter Zuhilfenahme aller optimierten Prozesse hergestellt, die für die Fertigung von CIGS-Rekordzellen erforderlich sind. „Es gibt mehrere Parameter der CIGS-Zelle, die wir für die Kombination mit der Perowskit-Zelle optimieren können. Deshalb werden wir in Zukunft voraussichtlich noch bessere Wirkungsgrade erzielen, die wiederum weitere Kosteneinsparungen ermöglichen“, so Powalla weiter.
Über das ZSW
Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 250 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 90 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte. Das ZSW ist Mitglied der Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW), einem Zusammenschluss von 13 außeruniversitären, wirtschaftsnahen Forschungsinstituten.
