Chinas Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle erreicht Rekordwirkungsgrad von 33,33 Prozent

Für dieses Vorhaben entwickelten die Wissenschaftler eine neue Passivierungsstrategie, die sie für einen näheren Schritt hin zur Serienreife sowohl den Wirkungsgrad als auch die Langzeitstabilität, PhD, Professor am Ningbo-Institut für Materialtechnologie und -ingenieurwesen (NIMTE) und Korrespondenzautor der Studie, betonte die Bedeutung dieser Errungenschaft. „Diese Strategie ist einfach und kompatibel mit bestehenden industriellen Produktionslinien und bringt Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen einen Schritt näher an kommerzielle Anwendungen heran", fügte er hinzu.

Bessere Solarzellen Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen, die eine Perowskit-Oberschicht mit einer herkömmlichen Silizium-Unterschicht kombinieren, zählen zu den vielversprechendsten Technologien für die Zukunft der Photovoltaik (PV).

Sie weisen eine hohe Effizienz und relativ niedrige Kosten auf, bedingt durch den Einsatz kostengünstiger Materialien in ihrem Design. Die Technologie zeichnet sich durch starke optische Absorption und lange Ladungsträgerdiffusionslängen aus.

Technik und Auswirkungen

Sie bietet großes Potenzial für leichte, hocheffiziente Anwendungen im Bereich der Photovoltaik und hat in den letzten Jahren enorme Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Der Weltrekordwirkungsgrad für solche Bauelemente liegt bei etwa 35 Prozent.

Die Herstellung dieser Zellen ist jedoch schwierig, da industrielle Siliziumsubstrate winzige, pyramidenartige Texturen aufweisen, die dazu dienen, das Licht effektiver einzufangen. Obwohl dies für die Leistung der Zellen unerlässlich ist, führt es zu lokalem elektrischem Leckstrom und begrenzt damit die kommerziellen Aussichten der Zellen.

Um dieses Problem zu lösen und den elektrischen Leckstrom zu unterdrücken, entwickelte das Forschungsteam eine innovative, peak-selektive Passivierungsstrategie. Dabei werden Polystyrol-Nanosphären als Vorlage genutzt, um eine dünne isolierende Aluminiumoxid-Schicht präzise auf die Spitzen der Pyramiden aufzubringen. Dies blockiert die Leckpfade.

Technik und Auswirkungen

Großartige Verbesserung der Solarzellenleistung Die neue Strategie erbrachte beeindruckende Ergebnisse. Durch ihre Anwendung fertigte das Team eine Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle an, die einen Wirkungsgrad von 33,33 Prozent aufweist. Zudem wurde ein zertifizierter Wirkungsgrad von 32,89 Prozent über eine aktive Fläche.

Gleichzeitig zeigte die Tandemsolarzelle eine hohe Beständigkeit. Es wird berichtet, dass das System nach einem kontinuierlichen Betrieb von 1. etwa 90 Prozent seiner ursprünglichen Effizienz beibehalten hat.

Die Wissenschaftler betonten, dass dieser Ansatz für die zukünftige industrielle Anwendung einen wichtigen Vorteil bieten könnte, da er relativ einfach ist und mit bestehenden Fertigungsanlagen kompatibel ist.

Was die Studie zeigt

Nach Angaben der Forscher stellt die Methode einen wertvollen Fortschritt im Design. „Diese Strategie verbessert die Effizienz und den Betriebssicherheitsgrad /Silizium-Tandemsolarzellen durch die selektive Passivierung der Spitzen der pyramidenstrukturierten Silizium-Basiszellen," fasste das Team in einer Pressemitteilung zusammen. Die Studie wurde am 21.

Mai in der Zeitschrift Matter veröffentlicht.