Die Entwicklung von massentauglichen Tandem-Solarzellen aus Silizium und Perowskit kommt voran – etwa am Institut für Solarenergieforschung in Hameln. 2022 will auch die Industrie so weit sein und mit der Produktion der ersten 100 MW starten.
Am Institut für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH) herrscht Optimismus rund um Perowskit und die künftige Massenproduktion in der Photovoltaik. Gleich mit zwei vom Bund geförderten Forschungsprojekten will das zur Zuse-Gemeinschaft zählende Institut Tandem-Solarzellen voranbringen. Dabei handelt es sich um eine Technologie, bei der die untere Zelle aus Silizium besteht und die obere eine Beschichtung aus Perowskit enthält.
„Wir entwickeln Technologien für die Massenproduktion“, sagt Sarah Kajari-Schröder, Gruppenleiterin „Zukunftstechnologien Photovoltaik“ am ISFH. Dabei geht es zum Beispiel um die Aufdampfung der Perowskit-Materialien in einer Schichtdicke von 500 Nanometern. Dieser Prozess sei für texturierte Oberflächen geeignet, wie sie die unterliegende Siliziumsolarzelle aufweise. Außerdem im Fokus: die Oberfläche einer PERC-Solarzelle standardmäßig so zu passivieren, dass sie ohne Verluste mit der oberen Perowskitzelle kombiniert werden kann. Mit einem solchen Standardprozess könnten Produzenten PERC-Zellfertigungen auf Perowskit-Produktion „upgraden“
Massentauglich ab 2022
Die Arbeiten verliefen sehr vielversprechend, so Kajari-Schröder, die aber keine Details verraten will. Noch laufen beide Forschungsprojekte zu Perowskiten ein bis zwei Jahre. Nichtsdestotrotz zeigt sich das Institut zuversichtlich, dass die Massenproduktion quasi vor der Tür stehe. Die von Projektpartner Oxford PV präsentierten Ergebnisse seien, so Kajari-Schröder, „beeindruckend“ und unterschieden sich von früheren Verlautbarungen der Branche. „Ankündigungen gab es ja in der Vergangenheit schon viele. Doch nun bin ich sehr zuversichtlich, dass die Technologie in ein bis zwei Jahren massentauglich sein wird.“ Oxford PV hatte angekündigt, 2022 die Produktion von Perowskiten mit einer Kapazität von 100 Megawatt (MW) aufnehmen zu wollen. Das Unternehmen hatte vor Jahresfrist einen Wirkungsgrad-Weltrekord von 29,52 Prozent verkündet.
Am ISFH ist mit 33 Prozent eine noch höhere Effizienz das Ziel. Bei dem Projekt 27Plus6 geht es aber vor allem um die technische Erreichbarkeit, weniger die unmittelbare industrielle Verwertung. Interessanterweise ist in diesem Vorhaben der frühere PV Oxford-Partner Meyer Burger vertreten. Beide Unternehmen befinden sich aktuell über die Technologien in juristischen Streitigkeiten.
Zu den größten Herausforderungen zählen bei Perowskit neben der Leistungsstabilität über einen langen Zeitraum die Toxizität. Denn ohne Blei kommen bisher keine Perowskite aus. Das Schwermetall sollte aber wegen seiner Giftigkeit nicht in die Umwelt gelangen. „Das muss in jedem Fall sichergestellt werden. Wir arbeiten deshalb an einer Verkapselung, damit selbst bei einem Zellbruch kein Blei frei wird“, so Forscherin Kajari-Schröder vom ISFH. Eine Substitution des Bleis sei zwar grundsätzlich möglich. Bisher gebe es aber kein alternatives Perowskit-Material, das bei ähnlicher Leistungsfähigkeit weniger toxisch sei.
11.11.2021 | Autor: Oliver Ristau
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Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT
