Chinas neue Solarzelle erreicht 33 Prozent Wirkungsgrad und überzeugt durch höhere Haltbarkeit

Die neue Solarzellen-Formel Chinas Bei der Entwicklung der neuen Technik konzentrierten sich die Forscher darauf, elektrische Leckagen zu mindern, die durch eine ungleichmäßige Abscheidung der Perowskit-Schicht auf industriellen Siliziumsubstraten entstehen.

Perowskit/Silizium-Tandemzellen bestehen aus einer Perowskit-Oberzelle, die hochenergetische Photonen effizient einfängt, und einer darunterliegenden Siliziumzelle, die für niedrigerenergetisches Licht optimiert ist. Diese Konfiguration kann theoretisch die Effizienzgrenzen übergangssiliziumzellen überschreiten.

Dies könnte letztlich zur Entwicklung leichterer und leistungsfähigerer Solarzellen führen, wodurch die Technologie zugänglicher und verbreiteter wird. Industrielle Siliziumwafer, die in Solarzellen eingesetzt werden, weisen typischerweise pyramidenförmige Oberflächenstrukturen auf, um Reflexionen zu reduzieren und die Lichtabsorption zu verbessern.

Technik und Auswirkungen

Obwohl diese Strukturen bei konventionellen Siliziumzellen wirksam sind, erschweren sie eine gleichmäßige Perowskit-Beschichtung und führen zur Entstehung, die zu lokalisierten Leckströmen neigen. Dieses Problem mindert die Gesamteffizienz und die Stabilität.

Forscher des Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) unter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, zusammen mit Kollegen ät und der Taizhou-Universität in der Provinz Jiangsu, entwickelten eine peak-selective Passivierungsstrategie, um dieses Problem zu lösen.

Sie nutzten Polystyrol-Nanokugeln als Vorlage, um eine dünne isolierende Schicht aus Aluminiumoxid gezielt auf die Spitzen der Siliziumpyramiden aufzubringen. Dieser Ansatz blockiert Leckagepfade, ohne den für einen effektiven Ladungstransport benötigten Großteil der Oberfläche zu beeinträchtigen.

Technik, Energie und Einsatz

Eine einfache StrategieZur Überprüfung ihrer Technik nutzte das Team ein Gerät mit einer aktiven Fläche ergab einen Wirkungsgrad der Stromwandlung 33 Prozent.

Während der Tests behielt die Zelle nach 1. kontinuierlicher Betrieb etwa 90 Prozent ihres anfänglichen Wirkungsgrads bei, was auf eine hohe Betriebssicherheit hindeutet. „Diese Strategie ist einfach und kompatibel mit bestehenden industriellen Produktionslinien und bringt Perowskit-/Silizium-Tandemsolarzellen einen Schritt näher an kommerzielle Anwendungen," sagte Ye Jichun, einer der leitenden Autoren der Studie, laut einem Bericht einer staatlichen Medienorganisation.

Die globale Solarindustrie sucht nach Methoden, die Wirkungsgrade jenseits des etwa 22–24 Prozent umfassenden Bereichs ermöglichen, der in massenproduzierten Siliziummodulen üblich ist. Tandem-Architekturen stellen einen der vielversprechendsten Wege dar.

Einordnung fuer Autofahrer

Die Skalierung dieser Ansätze hat sich jedoch als herausfordernd erwiesen, insbesondere aufgrund ächen- und Abscheideproblemen auf strukturierten Substraten.

Durch die Fokussierung der Passivierung ausschließlich an den Stellen, an denen Defekte am kritischsten sind, vermeidet das neue Verfahren die typischen Leistungskompromisse, die bei breiteren Oberflächentreatments auftreten.

Die Kompatibilität mit etablierten Fertigungsprozessen könnte die Einführung beschleunigen und potenziell die Kosten für Hochleistungs-Solaranlagen im Großkraftwerksbereich, auf Flachdächern sowie in spezialisierten Anwendungen senken.

Obwohl die Laborergebnisse vielversprechend sind, werden weitere Untersuchungen erforderlich sein, um die Leistung im Großmaßstab und unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu validieren.