Tandemsolarzellen gelten als eine der aussichtsreichsten Technologien für die nächste Generation der Photovoltaik. Ihr Vorteil: Mit zwei stromerzeugenden Halbleitern ist ihr möglicher Wirkungsgrad deutlich höher als der herkömmlicher Einfachsolarzellen. Ein solches Modul im Doppelpack hat nun das innBW-Institut Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) entwickelt und dabei einen Wirkungsgrad von 21,1 Prozent erzielt. Die hocheffizienten Module auf Dünnschichtbasis können auf Glas, aber auch auf Kunststoff- oder Stahlfolien hergestellt werden. Das erweitert den Anwendungsbereich: Leichtgewichtige und flexible Tandemsolarmodule eignen sich gut für Anwendungen über Obstplantagen, im Fahrzeugdach oder in der gebäudeintegrierten Photovoltaik.
Tandemsolarzellen bestehen aus unterschiedlichen, übereinander geschichteten Solarzellen. Die Schichten nutzen zusammen die Breite des Sonnenlichtspektrums besser aus als die jeweilige Einfachsolarzelle. Die obere Solarzelle wandelt das Licht im sichtbaren Teil des Sonnenspektrums in Strom um, die darunterliegende das Licht im infrarotnahen Spektrum. Für die obere Schicht nutzte das ZSW metallorganische Perowskite, für die untere CIGS. CIGS ist ein Materialmix aus Kupfer, Indium und Gallium, der in Selenatmosphäre auf ein starres oder flexibles Trägermaterial aufgedampft wird.
Der Prototyp des ZSW hat eine Größe von 9 Quadratzentimetern und zeichnet sich durch eine industrietaugliche und skalierbare Bauelementarchitektur aus. Die aktuellen Bestwerte für Tandemsolarmodule aus Perowskit und CIGS liegen mit 22 Prozent nur wenig darüber. Bei kleineren Laborzellen erzielte das ZSW für diese Materialkombination bereits eine hervorragende Effizienz von 26,6 Prozent.
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 330 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 100 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte. Das ZSW ist Mitglied der Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW), einem Zusammenschluss von 12 außeruniversitären, wirtschaftsnahen Forschungsinstituten.
