Das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme (ISE) eröffnet ein Labor mit dem Ziel, Solarzellen aus Perowskit-Silizium schneller in den Markt einzuführen. Das »Pero-Si-SCALE« soll der deutschen und europäischen Photovoltaikindustrie eine unabhängige FuE-Infrastruktur zur Verfügung stellen. Insbesondere Solarzellen- und Modulhersteller könnten dort neuen Zelldesigns in industrienahen Fertigungsprozessen auf große Zellformate hochskalieren, umfangreich analysieren und in PV-Module integrieren, teilte das Institut mit.

Es geht dabei konkret um Tandem-Solarzellen aus zwei Materialien. Durch das Aufbringen einer 500 Nanometer dünnen Perowskit-Zelle auf eine herkömmliche Silizium-Solarzelle steige das theoretische Wirkungsgradlimit von 29,4 auf 43,3 Prozent.

»Die Photovoltaik ist noch lange nicht ‚auserforscht‘«, sagte Prof. Dr. Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik am Fraunhofer ISE . »Im Gegenteil, Tandemsolarzellen sind der entscheidende Hebel für noch mehr Effizienz. Das bedeutet: mehr Solarenergie auf kleinerer Fläche und mit geringerem Materialeinsatz.«

Vakuum- und nasschemische Prozesse

Das Fraunhofer ISE setzt beim Herstellungsverfahren für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen auf die »Hybrid-Route«, der Kombination von Vakuum- und nasschemischen Prozessen. Mit dieser Technologie habe das Institut im Labormaßstab Spitzenwirkungsgrade von über 33 Prozent erzielt. Dieses Verfahren habe ferner den Vorteil, dass weiterhin »normale«, texturierte Silizium-Solarzellen aus der Industrie zum Einsatz kommen können. Das erlaube es, direkt an den heutigen Solarzellen-Standard anzuschließen und einen höheren Energieertrag der Tandemmodule zu erzielen. Die erfolgreiche Kombination verschiedenster Dünnschichttechnologien mit der waferbasierten Siliziumtechnologie sei die Herausforderung für die effiziente industrielle Umsetzung.

Das neue Labor überführe innovative Zelldesigns mit skalierbaren, hochdurchsatzfähigen Fertigungsprozessen auf industrielle Zellformaten bis zur Wafergröße von 210 mal 210 Quadratmillimeter. Daneben biete das Pero-SI-SCALE auch eine umfangreiche Charakterisierungs- und Analyse-Umgebung.

»Die Perowskit-Silizium-Photovoltaik-Technologie bietet dem Maschinenbau die Chance, weltweit eine Spitzenposition für Anlagen mit hohem Durchsatz zu erreichen«, sagte Pia von Ardenne, Geschäftsführerin der Von Ardenne GmbH anlässlich der Einweihung. »Ich freue mich, dass unsere Vakuumbeschichtungsanlagen am Fraunhofer ISE dazu beitragen, industrienahe Forschung auf höchstem Niveau durchzuführen.«

»Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen bieten eine Chance für einen (Wieder-) Einstieg in eine europäische, industrielle PV-Fertigung«, ergänzte Prof. Dr. Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE. Die produzierende deutsche und europäische Solarindustrie steht aktuell unter großem Druck, weiter Marktanteile zu verlieren. »Bei der Photovoltaik-Forschung sind wir, auch dank der Förderungen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWE, auf internationalem Spitzenniveau und das kann und sollte den hiesigen Industriepartnern den Rücken stärken.«

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