Neuer Dünnschicht-Photovoltaik-Rekord: Perowskit-CIGS-Tandem-Solarmodul mit Wirkungsgrad von 17,8 Prozent

Prototypen der Tandem-Photovoltaik-Module: Semi-transparentes Perowskit-Solarmodul (rechts/vorne) und CIGS-Solarmodul (links/hinten)
Prototypen der Tandem-Photovoltaik-Module: Semi-transparentes Perowskit-Solarmodul (rechts/vorne) und CIGS-Solarmodul (links/hinten)

Wissenschaftler des ZSW, des KIT und des belgischen Forschungsinstitutes imec haben am 27. September auf der internationalen Konferenz PSCO in Genua ein Tandem-Solarmodul aus Perowskit- und CIGS-Dünnschichten vorgestellt, dessen Wirkungsgrad von 17,8 Prozent erstmals die Effizienz von Einzel-Solarmodulen aus diesen Materialien übertrifft.

„Mit unserem Modul haben wir gezeigt, wie ein skalierbares Perowskit-CIGS-Solarmodul die Effizienz der Einzel-Solarmodule dieser Materialien drastisch übertreffen kann“, unterstreicht Dr. Ulrich W. Paetzold vom KIT.

 

Kombination zweier Dünnschicht-Technologien nutzt das Sonnenspektrum optimal

Seine neu eingerichtete Nachwuchsgruppe am Institut für Mikrostrukturtechnik und am Institut für Lichttechnik des KIT erforscht und optimiert den Lichteinfang und die Energieausbeute in diesen Tandem-Dünnschicht-Solarmodulen.

Prof. Dr. Michael Powalla, Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und Leiter der Abteilung Dünnschichtphotovoltaik am KIT, ergänzt: „Mit dem neuen Modul-Stack wurde eine elegante Methode gefunden, durch die Kombination zweier hoch innovativer Dünnschicht-Technologien das Sonnenspektrum optimal auszunutzen.“

Das semitransparente obere Perowskit-Solarmodul absorbiert besonders effizient den hochenergetischen Anteil des Sonnenspektrums, während die untere CIGS-(Kupfer-Indium-Gallium-Selenid)-Schicht eher die infraroten Anteile umwandelt.

 

Prototyp mit industrietauglicher und skalierbarer Bauelement-Architektur

Insgesamt erzielt der Prototyp eine Energieumwandlungseffizienz von 17,8 Prozent. Zum Vergleich: Der Weltrekord für Perowskit-Module liegt derzeit bei 15,3 Prozent und das Referenz-CIGS-Solarmodul bei 15,7 Prozent.

Zusätzlich zeichnet sich der vorgestellte Prototyp durch eine industrietaugliche und skalierbare Bauelementarchitektur aus. Der Prototyp ist rund 3,76 Quadratzentimeter groß und sowohl das semitransparente Perowskit-Solarmodul als auch das CIGS-Solarmodul sind in skalierbare Zellstreifen unterteilt, die monolithisch verschaltet sind, das heißt, dass die Verschaltung der Einzelzellen zum Modul in den Herstellprozess integriert werden kann. Die Verluste der aktiven Fläche liegen bei unter 8 Prozent.

„Dieses hervorragende Resultat ist das Ergebnis einer engen und extrem fruchtbaren Zusammenarbeit von Kollegen am ZSW, imec und KIT“, hebt Dr. Tom Aernouts, Gruppenleiter am imec, hervor.

Das belgische Forschungsinstitut imec ist führend in der Herstellung semitransparenter Perowskit-Solarmodule. In der Entwicklung und Skalierung CIGS-basierter Solarzellen und -module ist das ZSW Vorreiter und hält den Wirkungsgrad-Weltrekord von 22,6 Prozent für CIGS-Dünnschicht-Solarzellen, die grundlegenden Bauelemente für die verschalteten Solar-Module.

Die Helmholtz-Nachwuchsgruppe von Dr. Ulrich W. Paetzold am KIT erforscht die Optik in diesem Bauelement und entwickelt neue nanophotonische Materialien zur verbesserten Lichtausbeute.

 

27.09.2016 | Quelle: Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW); Karlsruher Institut für Technologie (KIT); Imec | solarserver.de © Heindl Server GmbH

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