Effizienteste Perowskit-Solarzelle der Welt in Südkorea entwickelt

Experten des Korea Institute of Energy Research (KIER) haben einen neuen Weltrekord für die Effizienz von Tandem-Solarzellen auf Basis von Perowskit und CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Selenid) aufgestellt. Laut Ixbt.com erreichte der zertifizierte Wirkungsgrad dieser Entwicklung 26,7 Prozent, wobei in Labortests sogar 27 Prozent erzielt wurden. Dies berichtete Ixbt.com und meldet.

Dieses herausragende Ergebnis wurde offiziell vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (Fraunhofer ISE) in Deutschland bestätigt. Anschließend wurde der Erfolg in die internationale Tabelle für die Effizienz von Forschungs-Solarzellen aufgenommen. Zur Erinnerung: Der bisherige Weltrekord für diese Technologie lag bei 26,3 Prozent.

Funktionsprinzip und Vorteile der Technologie

Die Neuentwicklung besteht aus einer zweischichtigen Dünnschicht-Solarzelle. Die obere Perowskit-Schicht absorbiert ultraviolettes und blaues Licht, die energiereichsten Teile des Sonnenspektrums. Die untere CIGS-Schicht wandelt längere Wellenlängen, einschließlich des Nahinfrarotbereichs, in elektrische Energie um.

Diese spektrale Verteilung ermöglicht eine deutlich höhere Stromerzeugung im Vergleich zu herkömmlichen einschichtigen Solarzellen. Dennoch besteht eines der Hauptprobleme bei solchen Tandemsystemen in Energieverlusten an der Grenzfläche zwischen den Materialien sowie in der Beschädigung empfindlicher Schichten während des Herstellungsprozesses.

Das KIER-Team fand eine Lösung für dieses Problem durch eine neue schützende Grenzflächenschicht sowie eine verbesserte transparente obere Elektrode. Dies ermöglichte es, sowohl elektrische Verluste zu reduzieren als auch die Lichtabsorption durch Hilfsschichten zu minimieren.

Perspektiven und Zukunftspläne

Bisher wurde der Rekord an einer Laborzelle mit einer Fläche von weniger als 1 Quadratzentimeter aufgestellt. Die Anwendung einer solch hohen Effizienz auf großflächige Solarmodule bleibt eine komplexe Aufgabe, weshalb die Skalierung der Technologie eine der zentralen ingenieurtechnischen Herausforderungen darstellt. Zum Vergleich: Das bisher beste Ergebnis für Tandem-Perowskit-CIGS-Elemente mit einer Fläche von mehr als 1 Quadratzentimeter lag bei 25,5 Prozent.

Der Hauptvorteil dieser Technologie liegt in der Kombination aus hoher Effizienz, geringem Gewicht und Flexibilität. Daher ist ihr Einsatz nicht nur in der Energiewirtschaft vorgesehen, sondern auch für die Integration in Gebäudefassaden, Fahrzeuge und Raumfahrzeuge. In der nächsten Phase plant KIER in Zusammenarbeit mit Industriepartnern den Übergang von kleinen Laborlösungen zur Entwicklung voll funktionsfähiger kommerzieller Solarmodule.