Eine Gruppe von Wissenschaftlern mehrerer Institute in den Niederlanden hat Perowskit-Silizium-Photovoltaikzellen entwickelt, die die 30-prozentige praktische Effizienzgrenze (COP) von Solarzellen überwunden haben. Dieser Erfolg soll dazu beitragen, die weltweite Verbreitung der Solartechnologie zu beschleunigen und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.
Regierungen auf der ganzen Welt unterstützen Solarenergie, um die CO₂-Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren. Die Umsetzung der Technologie ist jedoch durch die geringe Effizienz der Energieumwandlung stark eingeschränkt. Derzeit zeichnen sich viele handelsübliche Solarmodule durch einen Wirkungsgrad von nicht mehr als 22 % aus. Eine Erhöhung dieser Zahl wird es ermöglichen, mehr Energie auf derselben Fläche zu geringeren Kosten zu erzeugen, wodurch die Technologie für Endverbraucher zugänglicher wird.
Um die Effizienz der Energieumwandlung zu steigern, haben Wissenschaftler aus den Niederlanden ein vierpoliges Tandemgerät auf Basis von Perowskit und Silizium entwickelt. Dieses Gerät nutzt das Sonnenspektrum effizienter, da es gemischte Silizium- und Perowskit-Solarzellen verwendet: Erstere arbeiten besser im sichtbaren und infraroten Spektrum, während letztere im ultravioletten und sichtbaren Bereich effizient sind und für infrarotes Licht transparent bleiben. In einem vierpoligen Gerät können die oberen und unteren Zellen unabhängig voneinander arbeiten, wodurch die Ausgangsleistung der Architektur erhöht wird.
Die Forscher konnten den Wirkungsgrad eines durchscheinenden Perowskit-Elements mit einer Fläche von 3 × 3 mm² auf bis zu 19,7 % steigern. Darunter wurde eine Silizium-Solarzelle mit einer Fläche von 20 × 20 mm² platziert. Das Tandemgerät verfügt außerdem über einen hochtransparenten Rückkontakt, wodurch 93 % des NIR-Lichts die Unterseite des Geräts durchdringen kann. Durch die Optimierung verschiedener Eigenschaften des Geräts konnte der Wirkungsgrad auf bis zu 10,4 % gesteigert werden. Zusammen mit der Perowskit-Solarzelle erreichte das Gerät einen Gesamtenergieumwandlungswirkungsgrad von 30,1 %, die bisher beste Leistung.
2022-10-03 03:47:33
Autor: Vitalii Babkin