Ein deutsches Forscherteam hat eine Tandem-Solarzelle entwickelt, die zusammenführen Wirkungsgrad von 24 v. H. erreicht – gemessen am Quotient jener in Strom umgewandelten Photonen (dh Elektronen). Dies stellt zusammenführen neuen Weltrekord denn bisher höchste Nutzen mit dieser Zusammenstellung aus organischen und perowskitbasierten Absorbern gen.
Die Solarzelle wurde von jener Menschenschlag um Professor Dr. Thomas Riedl an jener Bergischen Universität Wuppertal verbinden mit Forschern des Instituts z. Hd. Physikalische Chemie jener Universität zu Köln und weiteren Projektpartnern jener Universitäten Potsdam und Tübingen sowie des Helmholtz-Zentrums Spreeathen und entwickelt dies Max-Planck-Institut z. Hd. Eisenforschng in Düsseldorf. Die Ergebnisse wurden in Nature unter dem Titel „Perovskite/Organic Tandem Solar Cells with Indium Oxide Interconnect“ veröffentlicht.
Herkömmliche Solarzellentechnologien basieren größtenteils gen dem Halbleiter Silizium und gelten mittlerweile denn „so gut wie es nur geht“. Signifikante Verbesserungen in jener Nutzen – darum mehr Wattenmeer elektrische Leistung pro Wattenmeer eingefangener Sonnenstrahlung – sind kaum zu erwarten. Umso notwendiger ist es, neue Solartechnologien zu prosperieren, die zusammenführen entscheidenden Gebühr zur Energiewende leisten können.
In dieser Arbeit wurden zwei solcher alternativen Absorbermaterialien kombiniert. Hier kamen organische Halbleiter zum Pfand, dies sind kohlenstoffbasierte Verbindungen, die unter bestimmten Bedingungen Strom leiten können. Selbige wurden mit einem Perowskit gen Stützpunkt einer Pb-Salzbildner-Vernetzung mit hervorragenden halbleitenden Eigenschaften gepaart. Beiderlei Technologien benötigen zu ihrer Herstellung im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumzellen fühlbar weniger Werkstoff und Leistungsfähigkeit, wodurch Solarzellen noch nachhaltiger werden können.
Da Sonnenlicht aus verschiedenen Spektralkomponenten, darum Farben, besteht, zu tun sein effiziente Solarzellen möglichst viel von diesem Sonnenlicht in Strom umwandeln. Dies kann mit sogenannten Tandemzellen erreicht werden, wohnhaft bei denen verschiedene Halbleitermaterialien in jener Solarzelle kombiniert werden, die jeweils unterschiedliche Bereiche des Sonnenspektrums aufnehmen.
In jener aktuellen Studie wurden die organischen Halbleiter z. Hd. den ultravioletten und sichtbaren Teil des Lichts verwendet, während jener Perowskit im nahen Infrarot effizient aufnehmen kann. Ähnliche Materialkombinationen wurden schon in jener Vergangenheit erforscht, nun ist es dem Forscherteam gelungen, deren Wirkmächtigkeit fühlbar zu steigern.
Die weltbesten Perowskit/Organik-Tandemzellen hatten zu Projektbeginn zusammenführen Wirkungsgrad von rund 20 v. H.. Unter Federführung jener Bergischen Universität Wuppertal konnten die Kölner Forscher verbinden mit den anderen Projektpartnern diesen Zahl gen bisher unerreichte 24 v. H. steigern.
„Um zusammenführen so hohen Wirkungsgrad zu hinhauen, mussten die Verluste an den Grenzflächen zwischen den Materialien intrinsisch jener Solarzellen minimiert werden“, sagt Dr. Selina Olthof vom Institut z. Hd. Physikalische Chemie jener Universität zu Köln. „Um dieses Problem zu losmachen, hat die Menschenschlag in Wuppertal zusammenführen sogenannten Interkonnektor entwickelt, jener die organische Teilzelle und die Perowskit-Teilzelle elektronisch und optisch koppelt.“
Qua Leiterbahn wurde eine nur 1,5 Nanometer dünne Schicht aus Indiumoxid in die Solarzelle integriert, um die Verluste so klein wie möglich zu halten. Die Kölner Forscher waren maßgeblich an jener Priorisierung jener energetischen und elektrischen Eigenschaften jener Grenzflächen und jener Leiterbahn beteiligt, um Verlustprozesse zu identifizieren und die Komponenten weiter zu optimieren. Simulationen jener Wuppertaler Menschenschlag zeigten, dass mit diesem Vorgehen in Zukunft Tandemzellen mit einem Wirkungsgrad von mehr denn 30 v. H. erreicht werden könnten.
Forschungsbericht
Perowskit/organische Tandemsolarzellen mit Indiumoxid-Interconnect‘
verwandte Sinister
Universität zu Köln
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