Wissenschaftler des Deutschen Instituts für Technologie Karlsruhe haben eine flexible Tandem-Solarzelle mit einem Rekordwirkungsgrad für Produkte dieser Art - 24,9 % - vorgestellt. Solche Elemente sind ideal für die Installation auf tragbarer Elektronik und allen gekrümmten Oberflächen. Die neuen Solarzellen basieren auf dem vielversprechenden Material Perowskit, das verspricht, die Herstellung von Tandemsolarzellen nicht so teuer wie die von Silizium zu machen.
Bis heute haben Tandem-Perowskit-Zellen einen Rekordwirkungsgrad von über 29 % erreicht, während reine Siliziumzellen einen maximalen Wirkungsgrad von 26,7 % und reine Perowskit-Zellen von 27,5 % aufweisen. Die Tandem-Anordnung der lichtempfindlichen Schichten ermöglicht es jeder von ihnen, mit ihren eigenen Wellenlängen zu arbeiten. Dies ist nicht einfach zu erreichen, da die Materialien genau auf die Breite der Bandlücke und im Hinblick auf die Minimierung interner Verluste abgestimmt sein müssen.
Es ist noch schwieriger, Dünnschichtstrukturen herzustellen, aber deutsche Wissenschaftler konnten eine nahezu ideale Materialkombination wählen - bis an die theoretischen Grenzen der Materialien. Insbesondere wurden Kupfer- und Indiumdiselenid (CuInSe2) und Kupfer-, Indium- und Galliumdiselenid (CuInGaSe2) als zweite Schicht für flexible Perowskit-Fotozellen vorgeschlagen. Die Reduzierung der Galliummenge führt zu einer Bandlücke von etwa einem Elektronenvolt (eV), was dem Idealwert von 0,96 eV für die untere Solarzelle im Tandem sehr nahe kommt.
Die vorgeschlagene Materialkombination ist leicht und vielseitig, sodass der Einsatz dieser Tandem-Solarmodule in Fahrzeugen, tragbaren Geräten und Geräten, die zusammengeklappt oder aufgerollt werden können, vorstellbar ist. Ihre Ergebnisse stellten die Forscher im Fachmagazin ACS Energy Letters vor.
2022-06-29 11:38:30
Autor: Vitalii Babkin