Verbesserte Tandem-Solarzelle Donnerstag, 15.10.2015
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.
Quelle / Grafik: F. Lang /
Helmholtz-Zentrum-Berlin HZB
Tandem-Solarzelle aus Perowskit-Schicht (schwarz),
Spiro.OMeTAD (beige), Graphen (am Rand mit Gold
kontaktiert), einem Glasträger sowie der aSi-cSi-Schicht
(lila).
15.10.2015
KK
