Für die Perowskit-Silizium-Tandemmodule wurden die Perowskit-Silizium-Solarzellen von Oxford PV in Schindelstreifen geschnitten, in einer Matrix-Struktur angeordnet und mit elektrisch leitfähigem Klebstoff verschaltet. Anschließend integrierten die Projektpartner die Zellen in Glas-Glas-Module mit Randversiegelung. Diese soll die feuchtigkeitsempfindlichen Tandemzellen schützen.

Oxford PV und das Fraunhofer ISE entwickelten die beiden Module im Rahmen des Forschungsprojekts „HoTSun“. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) förderte das Projekt.

Perowskit-Silizium-Tandemmodule mit 25,6 Prozent Wirkungsgrad

Zum Einsatz kommen zwei Modultypen. Das Aufdach-Modul erreicht eine Leistung von 491 Watt bei einer Fläche von 1,92 Quadratmetern. Das bifaziale Modul für Freiflächenanlagen kommt auf 546 Watt bei einer Fläche von 2,13 Quadratmetern. Dadurch erreichen beide Module nach Angaben der Projektpartner einen Wirkungsgrad von 25,6 Prozent bezogen auf die gesamte Modulfläche.

Nach Angaben von Oxford PV eignet sich die Matrix-Schindel-Verschaltung besonders für Perowskit-Silizium-Tandemzellen. Aufgrund der geringeren Stromdichte der Tandemzellen lassen sich breitere Zellstreifen einsetzen. Gleichzeitig sollen geringere Stromdichten die elektrischen Widerstandsverluste im Modul reduzieren.

Ein weiterer technischer Aspekt ist die Klebeverschaltung der Matrix-Schindel-Technologie. Diese arbeitet als Niedertemperaturverfahren und kommt laut Oxford PV ohne Kupferverbinder aus. Das kann den Materialeinsatz reduzieren und die Modulstruktur entlasten.

Matrix-Schindel-Technologie für höhere Flächennutzung

Bei der Matrix-Schindel-Technologie werden die Solarzellstreifen überlappend und versetzt angeordnet. Die elektrisch leitfähigen Klebstoffe sind laut Fraunhofer ISE vollständig bleifrei. Durch die Anordnung kann die Modulfläche vollständig mit aktiven Zellbereichen belegt werden.

Nach Angaben des Fraunhofer ISE kann die Matrix-Struktur bei Teilverschattung Vorteile bieten. Der Strom könne verschattete Bereiche umgehen. Je nach Verschattungssituation seien dadurch bis zu doppelt so hohe Leistungen wie bei konventionell verschalteten PV-Modulen möglich.

Technologische Einordnung

Die Kombination von Perowskit-Silizium-Tandemzellen und innovativen Verschaltungstechnologien gilt als ein möglicher Ansatz, um die Wirkungsgrade von PV-Modulen weiter zu steigern. Während Tandemzellen bereits höhere Zellwirkungsgrade als konventionelle Siliziumtechnologien ermöglichen, zielt die Matrix-Schindel-Technologie auf eine bessere Flächenausnutzung und geringere elektrische Verluste im Modul ab. Die jetzt vorgestellten Demonstratoren zeigen, wie beide Technologien in einem Modulkonzept zusammengeführt werden können.

Quelle: Fraunhofer ISE / Oxford PV | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH