3SUN: Wir verbessern unsere Technologie weiter mit einem neuen Effizienzrekord von 27,1%
In Zusammenarbeit mit dem CEA-Team des französischen Nationalen Instituts für Solarenergie (INES) haben wir einen neuen Wirkungsgradrekord für eine unserer 9 cm² Tandemzellen erzielt. Diese vielversprechende Technologie, die aus zwei übereinander liegenden Zellen aus Silicium und Perowskit besteht, ermöglicht immer höhere Wirkungsgrade.
Neun Quadratzentimeter und 27,1% Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung. Rekordzahlen lügen nicht. Mit unserer Solarzelle auf Basis der Tandem-Silicium/Perowskit-Technologie haben wir einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu einer nachhaltigen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien erreicht. Der neue Wert, der im Labor von unseren Spezialisten in Zusammenarbeit mit Forschern des CEA-Teams vom französischen Institut National pour l'Énergie Solaire (INES, Nationales Institut für Solarenergie) erzielt wurde, übertrifft bei weitem das Ergebnis, das im März 2023 mit einer 9 cm² großen Zelle erzielt wurde - bemerkenswerte 26,5 %. Für dieselbe Zelle hatte unsere Zusammenarbeit mit dem CEA-Team bereits im April 2022 einen ähnlichen Wert erzielt: 24,9%, gefolgt von 25,8% im Dezember 2022. Dies zeigt, dass der technologische Fortschritt in einem beeindruckenden Tempo voranschreitet und dass wir erst am Anfang einer Ära großer Möglichkeiten stehen.
Hinter den Zahlen
Eine Tandemzelle besteht im Wesentlichen aus zwei sich überlappenden Zellen. Die eine ist die klassische HJT, also das Silizium-Heterojunction-Modell, das wir bereits seit 2018 industriell herstellen. Die andere ist aus Perowskit gefertigt. Erstere ist in der Lage, die Strahlung im roten Wellenbereich des Sonnenlichts zu nutzen, letztere nutzt die blaue Wellenlänge aus. Ihr kombinierter Einsatz in der Tandemzelle verbessert den Wirkungsgrad der einzelnen Zellen und überwindet ihre Grenzen, insbesondere bei Siliziumzellen, deren theoretische Wirkungsgradgrenze, d. h. die Grenze der in Strom umwandelbaren Sonnenenergie, bei etwa 29 % liegt, ein Wert, der in der Praxis aufgrund einer Reihe technischer Faktoren nicht über 27-28 % hinausgeht. Wenn Silizium- und Perowskit-Solarzellen zusammenarbeiten, wie der neue Rekordwert von 27,1 Prozent zeigt, eröffnen sich völlig neue Szenarien, und es lassen sich Wirkungsgrade von bis zu 30 Prozent (die wir bis 2026 erreichen wollen) und darüber hinaus vorhersagen.
Die neue Ära der Photovoltaik
Mit den Perowskiten beginnt also eine neue Ära der Photovoltaik. Der Name dieser Materialklasse weist auf eine besondere kristallographische Struktur hin, die an die von Titandioxid und Kalzium erinnert. Diese Struktur ist nach dem russischen Mineralogen L. A. Perovski benannt, der ihre Eigenschaften als Erster untersucht hat.
Die chemische Zusammensetzung des photovoltaischen Perowskits hingegen basiert auf bestimmten Halogeniden, und seine Fähigkeit, große Mengen an Licht zu absorbieren, machte dieses Material sofort zu einem vielversprechenden Neuzugang in der Solarindustrie. Die elektrischen Ladungen, die durch die Lichtabsorption des Perowskits entstehen, können leicht in Form von Elektrizität gewonnen werden. Durch die Möglichkeit, die chemische Zusammensetzung des Perowskits zu verändern, lässt sich die Tandem-Kopplung mit der Siliziumtechnologie im Hinblick auf die Verteilung des Sonnenspektrums optimieren. Mit der Tandem-Technologie gewinnt man also die Vorteile zweier Welten und bewegt sich auf eine deutliche Senkung der Kosten für die Energieerzeugung aus Photovoltaik zu.
Die Zukunft erwartet uns
Mit diesem klaren Ziel vor Augen blicken wir in die Zukunft. Dank auch an das Projekt 3Sun Gigafactory und der Finanzierung durch den Europäischen Innovationsfonds für Großprojekte werden wir in der Lage sein, Solarmodule mit einer Gesamtleistung von 3 GW pro Jahr zu produzieren, was uns zur größten europäischen Gigafactory für die Herstellung von Hochleistungs-Photovoltaikzellen und -modulen machen wird. Ein Ziel, das in der Praxis bedeutet, dass mehr Strom aus Solarenergie erzeugt wird, einer sauberen und erneuerbaren Ressource, die langfristig die Umwelt schont und einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung leistet. Hinzu kommt ein wirtschaftlicher Vorteil: Photovoltaikanlagen mit Tandemtechnologie ermöglichen sowohl Einsparungen bei den Stromrechnungen als auch die Möglichkeit, Energie unabhängig zu produzieren, was zu einer erheblichen Kostensenkung führt.