Solarmodule mit Perowskiten als Halbleitermaterial haben das Potenzial für deutlich höhere Wirkungsgrade als reine Siliziummodule. Theoretisch ist ein Wirkungsgrad von ber 43 Prozent möglich. Ein Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) hat jetzt gezeigt, was momentan in der industriellen Fertigung möglich ist. Zusammen mit Entwicklern von Oxford PV haben sie ein Modul dieser Kombination mit einem Wirkungsgrad von 25 Prozent gefertigt. Mit diesem Wirkungsgrad schafft das Modul mit einer Größe von 1,68 Quadratmetern eine Leistung von satten 421 Watt.
Neuer Rekord erreicht
Laut Angaben der Projektpartner ist dies der bisherige Rekord für die Silizium-Perowskit-Tandem-Solarmodule, die im industriellen Format produziert wurden. Die Wissenschaftler:innen nutzten für die Herstellung Anlagen im Module-TEC des Fraunhofer ISE, die bereits in der Massenproduktion Anwendung finden und optimierten die Prozesse für die Tandemtechnologie. „Das für seine Herstellung massenfertigungskompatible Technologien eingesetzt wurden, belegt das enorme Potenzial der Tandem-Technologie für die Photvoltaikindustrie“, erklärt Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik am Fraunhofer ISE.
Massenfertigung startet in diesem Jahr
Das Modul hat Oxford PV in Kleinserie mit Perowskit-Silizium-Solarzellen im bisher immer noch gängigen M6-Format hergestellt. Diese erreichen einen Wirkungsgrad von 26,8 Prozent. Noch in diesem Jahr soll die kommerzielle Produktion der Tandemsolarzellen starten. „Dieser neue Weltrekord ist ein entscheidender Meilenstein für Oxford PV und beweist, dass unsere Tandem-Solarzellen eine rekordverdächtige Leistung erbringen können, wenn sie zu Solarmodulen montiert werden“, sagt David Ward, Geschäftsführer von Oxford PV.
Neuen Verarbeitungsprozess entwickelt
Um den neuen Rekordwirkungsgrad zu erreichen haben die Projektpartner einen Niedertemperaturprozess für die Verschaltung und Einkapselung der Tandemzellen zum Modul entwickelt. Das war notwendig, da die Perowskitschicht der Tandemzelle hohe Temperaturen nicht verträgt. Außerdem ist ein solcher Niedertemperaturprozess mechanisch auch besonders schonend für die Zellen. „Diese sind für die industrielle Massenfertigung geeignet und können auf kommerziellen Anlagen umgesetzt werden, eine Anpassung heutiger Modulfertigungslinien ist gut umsetzbar“, erklärt Achim Kraft, Gruppenleiter für Verbindungstechnik am Fraunhofer ISE.
Verschaltet wurden die Solarzellen mittels leitfähigem Kleben. „Diese Art der Verschaltung ist im Module-TEC des Fraunhofer ISE im industriellen Maßstab im Einsatz. Zukünftig werden wir auch die Alternative erproben, die Solarzellen bei niedrigen Temperaturen zu verlöten«, sagt Achim Kraft. (su)
