Forscher aus Singapur erzielten kürzlich einen neuen Wirkungsgrad-Rekord, indem sie eine Tandem-Solarzelle aus Silizium und Perowskit fertigten. Cyansäure spielte dabei eine große Rolle.
Der Ausbau der Solar-Kapazitäten hat in vielen Ländern hohe Priorität. Da vielerorts neuen Solarparks entstehen, steigt die Nachfrage nach der Technologie. Aufgrund begrenzter Flächen entwickeln Wissenschaftler immer effizientere Solarzellen, um auf der gleichen Fläche mehr Energie generieren zu können.
Forscher der National University of Singapore (NUS) erreichten kürzlich einen weiteren Meilenstein. Sie entwickelten eine neuartige Dreifach-Junktion-Perowskit/Silizium-Tandem-Solarzelle. Diese erzielte in ersten Versuchen auf einer Sonnenenergieabsorptionsfläche von einem Quadratzentimeter eine weltrekordverdächtige Effizienz von 27,1 Prozent. Das stellt die bisher höchste Leistung für eine solche Solarzelle dar.
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Forscher erzielen Wirkungsgrad Rekord mit Tandem-Solarzelle
Den Durchbruch ermöglichte die Entwicklung einer neuen Perowskit-Solarzelle mit integrierter Cyansäure. Die Forscher machten sich dabei zunutze, dass sich mehrere Schichten an Solarzellen zu einer Multi-Junktion-Solarzelle zusammensetzen lassen. Das steigert die Effizienz.
Jede Schicht besteht aus unterschiedlichen fotovoltaischen Materialien und absorbiert Sonnenenergie in verschiedenen Spektren. Allerdings gibt es bei aktuellen Multi-Junktion-Solarzellen derzeit noch viele Herausforderungen. Darunter fallen etwa Energieverluste, eine zu niedriger Spannung und Instabilität während des Betriebs.
Die Forscher demonstrierten mit ihren Ergebnissen dennoch erstmals die erfolgreiche Integration von Cyansäure in eine Perowskit-Solarzelle. Im besten Fall führt die Entwicklung zu einer hochmodernen Dreifach-Junktion-Perowskit/Silizium-Tandem-Solarzelle, die die Leistung anderer Modelle übertrifft.
Anpassung der Bestandteile ermöglicht flexible Abdeckung des Energiebereichs
Die Interaktionen zwischen den Komponenten der Perowskit-Struktur bestimmen dabei den Energiebereich, den die Zelle erreichen kann. Durch die Anpassung des Verhältnisses dieser Komponenten oder der Suche nach alternativen Materialien kann laut den Forschern der Energiebereich des Perowskits weiter modifiziert werden.
Bisherige Forschungen offenbarten bisher noch keine Perowskit-Zusammensetzung, die einen ultraweiten Energiebereich bei hoher Effizienz abdeckt. Weitere Analysen der neuen Perowskit-Atomstruktur lieferten aber zusätzliche Ergebnisse.
Etwa, dass die Einbeziehung von Cyansäure dazu beiträgt, die Struktur zu stabilisieren und Schlüsselinteraktionen innerhalb des Perowskits zu bilden.
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