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Tandem-Solarzellen

Tandem-Solarzellen als Energie-Booster jetzt verfügbar: Wirkungsgrad über 32 Prozent zum günstigen Preis durch neue Solarzellen aus mehreren Schichten
Überblick

Tandem-Solarzellen

Win-Win im Solarkraftwerk 

Das Beste aus zwei Welten ergibt zusammen meistens etwas Besseres. Vor allem, wenn sich die Eigenschaften zweier Stoffe perfekt ergänzen. So ist das auch bei der Tandem-Solarzelle, die Silizium mit Perowskit kombinieren.

Perowskit-Solarzellen

Mehr als eine richtige Wellenlänge

Silizium ist das klassische Ausgangsmaterial für Solarzellen. Sie können Licht im Infrarotspektrum besonders gut absorbieren und erreichen dabei einen Wirkungsgrad bis zu 26,7 Prozent. Die Energie des sichtbaren Lichts bleibt jedoch weitestgehend ungenutzt.

Forscher kamen deshalb auf die Idee die noch relativ junge Technologie der Perowskit-Solarzellen mit Silizium zu kombinieren. Perowskit erreicht einen ähnlichen Wirkungsgrad wie Silizium, absorbiert aber auf einer anderen Wellenlänge. 

Perowskit Hoffnungsträger der Forschung

Seit 2009 sind die Wissenschaftler weltweit damit beschäftigt Perowskit-Kristallen seine Kinderkrankheiten auszutreiben. In der Theorie könnte das Material eine Alternative zum Silizium darstellen, in der Praxis erweist es sich jedoch als äußerst empfindlich bei Feuchtigkeitseintrag, Kontakt mit Sauerstoff, Hitze oder UV-Licht. Auch die mechanische Belastbarkeit ist niedrig. Alles zusammen keine guten Voraussetzungen für langlebige Solarmodule auf einem Hausdach.

Forscher mussten daher zunächst einen Weg finden, die Perowskit-Schicht mit einem stabilen Gerüst zu schützen. An der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz gelang dies im Labor bereits für kleine Solarzellen mit einer Abmessung von 10 cm mal 10 cm.

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Der Doppeldecker aus Berlin

Einen Durchbruch bei der Herstellung von Tandem-Zellen ist nun einem Forscherteam des Helmholtz-Instituts gelungen. Bei der neuen Tandem-Solarzelle scheiden die Ingenieure eine dünne Schicht Perowskit auf die Silizium-Oberfläche ab. Dadurch können Sie den Wirkungsgrad auf 29 Prozent steigern. Das ist sonst nur mit besonders hochwertigen Solarzellen möglich.

Die Forscher des Helmholtz-Instituts lösten das Problem der Instabilität der Perowskit-Schicht auf dem Silizium unter UV-Bestrahlung, indem Sie eine zusätzliche Molekülschicht zwischen den beiden Materialien einbrachten.

Mit weiteren Verbesserungen möchten die Forscher nun auf einen Wirkungsgrad von bis zu 32 Prozent kommen.

Die Tandem-Solarzelle als Technologie-Booster

Wenn die Tandem-Solarzellen erst einmal ihre Marktreife erlangt haben und in industrie-gerechten Größenordnungen gefertigt werden, sehen Experten in Ihnen viele Vorteile für den Endverbraucher.

Obwohl die Solarmodule in den Investitionskosten niedrig bleiben, stiegt der Stromertrag merklich an. Das bedeutet, dass sich die Technik viel schneller amortisiert, als das bei bisherigen Solarkraftwerken der Fall ist. Auch die Skalierbarkeit steigt an und künftig werden Ertragszahlen im Gigawatt-Bereich möglich sein. Umgekehrt wird auch die Nutzung von kleinen Flächen mit den effizienten Solarmodulen attraktiv.

 

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