Die Dünnschicht-Photovoltaik-Technologie vereint Nützlichkeit und Vielseitigkeit

Dasjenige Beifügen von Solarzellen erhoben deren Nützlichkeit. Forscher des Karlsruher Instituts zu Gunsten von Technologie (KIT) nach sich ziehen zusammen mit Partnern im EU-geförderten Projekt PERCISTAND Perowskit/CIS-Tandemsolarzellen mit einem Wirkungsgrad von sozusagen 25 v. H. hergestellt – dem bisher höchsten Zahl, welcher mit dieser Technologie erreicht wurde. Darüber hinaus ist solche Materialkombination leichtgewichtig und vielseitig, sodass welcher Hinterlegung dieser Tandemsolarzellen in Fahrzeugen, tragbaren Geräten und faltbaren oder zusammenrollbaren Geräten möglich ist.

Perowskit-Solarzellen nach sich ziehen in den letzten zehn Jahren erstaunliche Fortschritte gemacht. Ihr Wirkungsgrad ist inzwischen vergleichbar mit dem welcher seither langem etablierten Silizium-Solarzellen. Perowskite sind innovative Materialien mit einer besonderen Kristallstruktur. Weltweit funktionieren Forscher daran, die Perowskit-Photovoltaik-Technologie praxistauglich zu zeugen. Je mehr Strom sie pro Flächeneinheit erzeugen, umso attraktiver sind Solarzellen zu Gunsten von Verbraucher

Jener Wirkungsgrad von Solarzellen lässt sich durch Stapeln von zwei oder mehr Zellen steigern. Wenn jede welcher gestapelten Solarzellen Licht aus einem anderen Teil des Sonnenspektrums vornehmlich effizient absorbiert, können Eigenverluste reduziert und die Nützlichkeit gesteigert werden. Jener Wirkungsgrad ist ein Maßstab dazu, wie viel des einfallenden Lichts in Strom umgewandelt wird. Perowskit-Solarzellen eignen sich aufgrund ihrer Vielseitigkeit hervorragend qua Komponenten zu Gunsten von solche Tandems. Tandemsolarzellen aus Perowskit und Silizium nach sich ziehen zusammensetzen Rekordwirkungsgrad von weiterführend 29 v. H. erreicht, fühlbar mehr qua Einzelzellen aus Perowskit (25,7 v. H.) oder Silizium (26,7 v. H.).

Zusammenstellung von Perowskiten mit CIS zu Gunsten von Mobilität und vielseitige Verwendbarkeit
Weitere Vorteile verspricht die Zusammenstellung von Perowskiten mit anderen Materialien wie Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Solche Kombinationen zuteil werden lassen die Herstellung leichter und flexibler Tandemsolarzellen, die nicht nur hinaus Gebäuden, sondern beiläufig hinaus Fahrzeugen und tragbaren Geräten installiert werden können. Solche Solarzellen könnten zur Deponierung sogar gefaltet oder aufgerollt und nebst Drang erweitert werden, zum Vorbild hinaus Jalousien oder Markisen, um synchron Schlagschatten zu spenden und Strom zu erzeugen.

Einem internationalen Forscherteam unter Pipeline von Dr. Marco A. Ruiz-Preciado und Tenure-Track-Professor Ulrich Wolfram. Paetzold vom Lichttechnischen Institut (LTI) und dem Institut zu Gunsten von Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT ist es gelungen, Perowskit/CIS herzustellen Tandemsolarzellen mit einem maximalen Wirkungsgrad von 24,9 v. H. (23,5 v. H. zertifiziert). „Dies ist welcher höchste berichtete Wirkungsgrad zu Gunsten von solche Technologie und welcher erste hohe Wirkungsgrad, welcher gar mit einer nahezu galliumfreien Kupfer-Indium-Diselenid-Solarzelle in einem Tandem erreicht wird“, sagt Ruiz-Preciado. Die Reduzierung des Galliumanteils führt zu einer schmalen Bandlücke von etwa einem Elektronenvolt (eV), welches dem Idealwert von 0,96 eV zu Gunsten von die untere Solarzelle in einem Tandem sehr nahe kommt.

CIS-Solarzellen mit schmaler Bandlücke – Perowskit-Solarzellen mit niedrigem Bromgehalt
Die Bandlücke ist eine Materialeigenschaft, die den Teil des Sonnenspektrums entschieden, den eine Solarzelle zur Stromproduktion einsaugen kann. In einer monolithischen Tandemsolarzelle sollen die Bandlücken so sein, dass die beiden Zellen ähnliche Ströme erzeugen können, um zusammensetzen maximalen Wirkungsgrad zu gelingen. Wenn sich die Bandlücke welcher unteren Zelle ändert, muss die Bandlücke welcher oberen Zelle an die Tapetenwechsel individuell werden und umgekehrt.

Um die Bandlücke zu Gunsten von eine effiziente Tandemintegration einzustellen, werden üblicherweise Perowskite mit hohem Bromgehalt verwendet. Dies führt jedoch vielmals zu Spannungseinbrüchen und Phaseninstabilität. Da die KIT-Forscher und ihre Partner an welcher Stützpunkt ihrer Tandems CIS-Solarzellen mit schmaler Bandlücke verwenden, können sie ihre oberen Zellen aus bromarmen Perowskiten herstellen, welches stabilere und effizientere Zellen zur Folge hat.

„Unsrige Studie demonstriert dies Potenzial von Perowskit/CIS-Tandemsolarzellen und schafft die Grundlage zu Gunsten von zukünftige Entwicklungen, um deren Wirkungsgrad weiter zu verbessern“, sagt Paetzold. „Wir nach sich ziehen diesen Postmeilensäule dank welcher hervorragenden Zusammenarbeit im EU-Projekt PERCISTAND und insbesondere dank unserer engen Zusammenarbeit mit welcher niederländischen Organisation zu Gunsten von angewandte wissenschaftliche Wissenschaft erreicht.“ Wichtige Vorarbeiten wurden im vom Bundesministerium zu Gunsten von Wirtschaft und Schutz des Klimas (BMWK) geförderten Projekt CAPITANO geleistet.

Forschungsbericht: Monolithische Perowskit/CIS-Tandemsolarzellen mit zwei Anschlüssen und einem Wirkungsgrad von sozusagen 25 %

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Karlsruher Institut zu Gunsten von Technologie

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