Chalkogenid-Silizium-Tandemsolarzellen behalten nach einem Jahr einen Wirkungsgrad von 80 Prozent bei

Forscher in Saudi-Arabien behaupten, sie hätten die Outdoor-Stabilität von Calcium-Titanit-Silizium-Tandemsolarzellen durch eine geeignete Verkapselung verbessert. Am Ende des ersten Betriebsjahres blieb der Füllfaktor der Zelle über 70 Prozent.

Chalkogenid-Silizium-Tandemsolarzellen

Wissenschaftler der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi-Arabien haben einen einjährigen Outdoor-Test der Calcium-Titanit-Silizium-Tandem-Solarzelle durchgeführt, die sie 2020 entwickeln. Sie fanden heraus, dass das Gerät mehr als 80 Prozent seiner Leistung beibehielt Anfangswirkungsgrad im Testzeitraum von April 2021 bis April 2022.

„Wir sprechen nicht von 500 oder 1,000 Stunden in einer kontrollierten Laborumgebung, sondern von echten Außenmessungen über einen längeren Zeitraum von Jahren.“ Der Forscher Maxime Babics sagte gegenüber dem Magazin Photovoltaics und merkte an, dass die Tests gerade erst begonnen hätten. „Jetzt, wo der Wirkungsgrad von Solar-Tandemzellen 30 Prozent überschritten hat, ist es meiner Meinung nach an der Zeit, sich auf die Stabilität zu konzentrieren, und wir streben eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren an.“

Das Team beschrieb seine Ergebnisse kürzlich in dem Artikel „One year of outdoor operation of a single chalcogenide/silicon tandem solar cell“, der in der Fachzeitschrift Cell Reported Matter Science veröffentlicht wurde. Sie weisen darauf hin, dass eine robuste Kapselung unerlässlich ist, um kapselungsbedingte Ausfälle zu minimieren.

Diese Forscher löteten zwei Metalldrähte auf beiden Seiten der Solarzelle, um die Elektrodenverbindungen zu verlängern. Dann kapselten sie das Gerät zwischen zwei Schichten aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) und Glas ein, bevor sie die Baugruppe laminierten.

Sie ordneten die Tandem-Solarzellen in einem Neigungswinkel von 25 Grad nach Süden an. Anschließend testeten sie sie in der KAUST-Testanlage in Saudi-Arabien bei einer horizontalen Globalstrahlung (GHI) von rund 2240 kWh/m2.

Die Wissenschaftler sagten: „Die Kombination aus hoher Bestrahlungsstärke, hoher Temperatur und hoher relativer Luftfeuchtigkeit am Testgelände schuf eine herausfordernde Umgebung für die Calcium-Titanit-Solarzellen und ist auch für die Untersuchung der Widerstandsfähigkeit der Photovoltaiktechnologie im Freien von größter Relevanz.“

Der Füllfaktor der Tandemanlage blieb in den ersten vier Monaten über 78 Prozent und ging dann von August bis Dezember allmählich auf rund 72 Prozent zurück. Am Ende des ersten Betriebsjahres lag dieser Wert immer noch über 70 Prozent .

Die Forscher sagten: "Da der Füllfaktor der Parameter ist, der am wahrscheinlichsten unter Außenbedingungen abfällt, geben uns Ergebnisse wie diese viel Vertrauen in die Verbesserung der Stabilität der Serientechnologie."

Sie stellen fest, dass die Zelle bis Ende April 2021 immer noch mehr als 80 Prozent ihrer ursprünglichen Effizienz beibehalten wird.

Babics sagte: „Das bedeutet, dass wir bei der Außenstabilität einen großen Sprung nach vorne gemacht haben, aber es ist klar, dass wir Raum für Verbesserungen haben. Es ist auch wichtig zu beachten, dass diese Generation von Tandembatterien Ende 2020 in unserem Labor entwickelt wurde, und ich kann mit großer Zuversicht sagen, dass die nächste Generation von Tandembatterien, die wir derzeit entwickeln, noch besser abschneiden wird.“