Neue Tandemsolarzelle kommt bei der Herstellung ohne Lösungsmittel aus

Neue Tandemsolarzelle kommt bei der Herstellung ohne Lösungsmittel aus

Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE aus Freiburg haben eine neue Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle entwickelt, die vollständig ohne Lösungsmittel hergestellt wird. Der Ansatz könnte die Produktion der leistungsfähigen Solarzellen nachhaltiger und langfristig besser für die industrielle Fertigung geeignet machen. Nach Angaben der beteiligten Einrichtungen handelt es sich um die weltweit erste Tandemsolarzelle dieser Art.

Bisher werden bei der Herstellung von Perowskitschichten häufig Lösungsmittel eingesetzt. Dabei entstehen unter anderem Herausforderungen bei der Verarbeitung der Ausgangsmaterialien. Auch Fragen hinsichtlich möglicher toxischer Stoffe und der Abstimmung einzelner Produktionsschritte spielen eine Rolle.

Das Freiburger Forschungsteam setzt stattdessen auf eine Prozesskette, bei der die Perowskitschicht mithilfe der physikalischen Gasphasenabscheidung, kurz PVD, aufgebracht wird. Weitere Schritte der Herstellung erfolgen ebenfalls ohne Lösungsmittel. Die verwendeten Verfahren gelten zugleich als grundsätzlich für eine spätere industrielle Skalierung geeignet.

Um den Herstellungsprozess genauer zu verstehen, untersuchten die Wissenschaftler auch die Entstehung der Kristallstruktur während der Abscheidung und der anschließenden Wärmebehandlung. Dabei kam eine In-situ-Röntgendiffraktometrie zum Einsatz. Unterstützt wurde das Team hierbei von Forschenden der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.

Eine weitere Frage war, welchen Einfluss die Oberfläche des Siliziumsubstrats auf das Wachstum der Perowskitschicht hat. Die Untersuchungen zeigten, dass die Struktur des Untergrunds eine wichtige Rolle bei der Bildung der darüberliegenden Schicht spielt.

Die neuen Erkenntnisse könnten deshalb nicht nur für die Herstellung selbst, sondern auch für die weitere Optimierung von Perowskit-Silizium-Tandemzellen relevant sein. Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen gelten als vielversprechende Weiterentwicklung der klassischen Siliziumsolarzelle. Durch die Kombination beider Materialien lässt sich Sonnenlicht effizienter nutzen, da die unterschiedlichen Zellschichten verschiedene Bereiche des Lichtspektrums verwerten können. Der jetzt entwickelte lösungsmittelfreie Herstellungsansatz beseitigt einige der bisherigen Herausforderungen bei der Prozessierung von Perowskitmaterialien. Bis zu einer großtechnischen Produktion sind jedoch weitere Forschungs- und Entwicklungsschritte notwendig.

Die Ergebnisse des Fraunhofer ISE wurden im Fachjournal „Joule“ veröffentlicht. Sie liefern zugleich neue Erkenntnisse über die Kristallbildung von Perowskit während der Herstellung und schaffen damit eine Grundlage für die weitere Entwicklung der Tandemsolartechnologie.

(Quelle: Fraunhofer ISE, 01.10.2026)