Verbesserte Tandem-Solarzelle

Graphen als Frontkontakt für Silizium-Perowskit-Tandem-Solarzellen

 
Ein Team aus dem Institut für Silizium-Photovoltaik des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) hat ein neues Verfahren entwickelt, die Leistung von Solarzellen weiter zu erhöhen.
Siliziumschichten wandeln vor allem die roten Spektralanteile des Sonnenlichts sehr effektiv in elektrische Energie um, während die blauen Anteile teilweise als Wärme „verloren“ gehen. Um diesen Verlust zu reduzieren, kann man die Siliziumzelle mit einer weiteren Solarzelle, die vor allem die blauen Anteile umwandelt, kombinieren. Eine besonders gute Ergänzung zum etablierten Silizium ist das hybride Material Perowskit: Es besteht sowohl aus organischen als auch anorganischen Komponenten und besitzt eine Bandlücke von 1,6 Elektronenvolt. Allerdings ist es sehr schwierig, die Perowskit-Schicht mit einem transparenten Frontkontakt zu versehen. Konventionelle Lösungen wie das Aufsputtern von Indium-Zinn-Oxid (ITO) zerstören die empfindliche Perowskit-Schicht.


Forscher am HZB haben nun ein Verfahren entwickelt, die Perowskit-Schicht ausreichend zu schützen, indem sie einen extrem dünnen Film aus hoch leitfähigem und vollkommen transparentem Graphen auftrugen. Im ersten Schritt lassen die Wissenschaftler das Graphen aus einer Methanatmosphäre bei etwa 1000 Grad Celsius auf einer Kupferfolie aufwachsen. Für das weitere Vorgehen stabilisieren sie die empfindliche Schicht mit einem Lack, der das Graphen vor Zerreißen schützt. In einem folgenden Schritt wird die Kupferfolie weggeätzt.  Die nun freistehende Graphen/Lack Schicht wird dann auf das Perowskit übertragen.    


Wegen der nahezu vollständigen Transparenz der Graphenschicht geht kein Sonnenlicht für die Energieumwandlung verloren. Vor allem aber gibt es keine Einbußen bei der Leerlaufspannung, wie es beim Aufsputtern von ITO der Fall ist.  

 



Helmholtz-Zentrum-Berlin HZB









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