Aus der Schweiz kommt ein neues Herstellungsverfahren für Super Photovoltaik Module: Solarzellen, die Silizium und Perowskit kombinieren und den Wirkungsgrad um bis zu 25,2% steigern

Silizium ist seit langem das Referenzmaterial für die Solarzellentechnologie und Photovoltaik-Module und dies aus mehreren Gründen: Es ist kostengünstig, stabil und effizient. Die Effizienzergebnisse sind jedoch nicht so ermutigend und haben deshalb zur Idee geführt, Silizium mit anderen Materialien zu kombinieren.

Ein Forschungsteam der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne und des Schweizerischen Zentrums für Elektronik und Mikrotechnik hat eine neue Technik für die Produktion von Silizium- und Perowskitsolarzellen entwickelt. Die ersten Ergebnisse sind mehr als ermutigend: Sie berichten über eine Effizienz von 25,2%, was für diese Typologie von Kombination, einen echten Rekord darstellt.

Die heute vermarkteten Photovoltaik-Modulen aus Silizium weisen einen Wirkungsgrad von 20/22% auf. Es handelt sich dabei um einen guten Wert, der allerdings nur über einen begrenzten Wachstumsraum verfügt.

Photovoltaik-Module-Silizium-Super-Photovoltaikmodule aus Silizium und Perowskit

 

Daraus entsteht die Idee, Solarzellen zu entwickeln, die Perowskit und Siliziumtechnologie kombinieren. Eine Art Kombination, mit der Photovoltaik-Modulen hergestellt werden, um mehr Licht zu absorbieren und mehr Strom zu erzeugen. Dies ermöglicht, Solarmodul-Herstellern höhere Leistungen als die mit Siliziumsolarzellen anbieten zu können.

Diese Module hätten höhere Kosten, die jedoch in Bezug auf eine Produktivitätssteigerung kompensiert, und somit zu einer machbaren Lösung führen würden.

Kombinierung von Perowskit-Silizium

Die Kombination von Perowskit und Silizium in einer Solarzelle könnte die Stärken beider Materialien hervorheben.

Beispiel-Silizium-Super-Photovoltaikmodule aus Silizium und Perowskit

 

Perowskit eignet sich, grünes und blaues Licht in Strom umzuwandeln, während Silizium auf rote und infrarote Strahlung spezialisiert ist. Zusammen könnten sie also einen größeren Anteil des Spektrums erfassen.

Die Kombination beider Elemente steigert also die Nutzung des Sonnenspektrums und erhöht die erzeugte Energiemenge, wodurch ein Wirkungsgrad von 30% erreicht werden kann.

Die Haupthindernisse für diese Zellen liegen im Produktionsverfahren. Normalerweise setzt sich Perowskit wie eine Flüssigkeit auf der Oberfläche ab, auch wenn die Struktur des Siliziums diesen Prozess erschwert.

In der Tat besteht das Silizium aus einer Reihe von fünf Mikrometer hohen „Pyramiden“, welche das Einfangen und die Absorption des Lichtes verbessern. Dies bedeutet, dass der Perowskit wegen seiner Flüssigkeit die höchsten Gipfel nicht abdecken könnte.

Pyramid-Silizium-Super-Photovoltaikmodule aus Silizium und Perowskit

 

Die Entdeckungen sind positiv, auch wenn die Forscher klären, dass es sich dabei noch nicht um sicheren Daten handelt. Es wäre nämlich nicht das erste Mal, dass sich eine vielversprechende Technologie in der Laborphase als schwer zu industrialisieren und kommerzialisieren erweist.

Zusätzlich zu den mit der Produktionsphase verbundenen Schwierigkeiten konnte festgestellt werden, dass Perowskit bei hohen Temperaturen instabil und gegenüber Feuchtigkeit empfindlich ist.

Für ein Produkt, das im Freien, auf Dächern oder an Wänden zu installieren ist, handelt es sich, um ein großes Problem, das sofort gelöst werden sollte.

Was ist Perowskit?

Perowskit wurde im Jahr 1839 in den Uralbergen entdeckt und später vergessen, da damals nicht bewusst war, wie es verwendet werden konnte.

Matt und kubisch, verdankt dieser Kristall seinen Namen Gustav Rose, der ihn nach dem berühmten russischen Mineralogen und Politiker Lev Perowskij benannte.

eispiel-Perowskit-Super-Photovoltaikmodule aus Silizium und Perowskit

 

Seit 2006 hat dieses Mineral aus Calcium, Titan und Oxid wieder Interesse geweckt. Dies ist dem Forscher der Toin University (Japan) Tsutomu Miyasaka zu bedanken, der die Halbleitereigenschaft von Perowskit demonstriert und damit die Grundlage für Experimente und einen neuen, vielversprechenden Solarzellen-Typ erstellt hat.

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