Neue Methode zur Herstellung von Perowskit/Silizium-Tandem-Zellen

Neue Methode zur Herstellung von Perowskit/Silizium-Tandem-Zellen

(Quelle: Ulsan Institute of Science and Technology (UNIST), 11.09.2019)

Um die Kommerzialisierung der Perowskit-Solarzellentechnologie zu beschleunigen, forschen Wissenschaftler des Ulsan Institute of Science and Technology (UNIST) in Südkorea, um ihre Kosten, Effizienz und Zuverlässigkeit weiter zu verbessern. Unter vielen hat sich die Tandemzelltechnologie als der vielversprechendste Ansatz herausgestellt, um die Grenzen herkömmlicher Siliziumsolarzellen zu erweitern.

Eine kürzlich von Professor Kyoung Jin Cho an der Fakultät für Materialwissenschaften und Werkstofftechnik der UNIST durchgeführte Studie hat eine neuartige mechanische Tandemsolarzelle aus Perowskit und Silizium mit zwei Anschlüssen demonstriert. Sie wurde hergestellt, indem eine Siliziumzelle mithilfe eines transparenten, leitfähigen Klebstoffs verkehrt herum mit einer Perowskitzelle verbunden wurde. Die neue Solarzelle erzielte einen hohen Wirkungsgrad und der vereinfachte Herstellungsprozess lässt die Erwartungen an die Kommerzialisierung steigen.

Zuvor wurden Tandemsolarzellen durch Stapeln von Perowskit-Dünnschichten auf Siliziumsolarzellen hergestellt. Es ist jedoch schwierig, die Pyramidenstruktur des Siliziumsubstrats, die die Lichtabsorption erhöht, mit dem Perowskit-Dünnfilm richtig zu beschichten. In dieser Studie wurde ein einfaches Verfahren zum mechanischen Befestigen einer fertigen Siliziumsolarzelle und einer Perowskitsolarzelle vorgeschlagen. Da der leitfähige Kleber gut die Zwischenräume der Pyramidenstrukturen auf dem Siliziumsubstrat ausfüllt, sind die beiden Schichten nahtlos verbunden. Zusätzlich halfen mit Silber beschichtete Polymernanopartikel in der Klebeschicht den Elektronen, sich gut zwischen Silizium und Perowskit zu bewegen.

Das Forscherteam demonstrierte 19,40 % effiziente Perowskit/Silizium-Tandem-Bauelemente, indem es das Brechungsindexprofil und die Dicke der Perowskit-Schicht optisch kontrollierte. Laut dem Forscherteam wird erwartet, dass die Tandemzelltechnologie in dieser Studie das Paradigma zukünftiger Solarzellentechnologien ändern wird mit Vorteilen wie einer minimalen Modifikation der vorhandenen Siliziumzellenstruktur, einer einfachen Stromanpassungstechnologie, Langzeitstabilität und potenziell hohem Wirkungsgrad von >24 %.