Neue Solarzelle erreicht 25 Prozent photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad

Forscher in Deutschland und Belgien haben zusammengearbeitet, um eine neue Tandem-Solarzelle aus Calcium-Titanit/Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) mit einem photovoltaischen Umwandlungswirkungsgrad von 25 Prozent zu entwickeln, dem höchsten, der jemals in dieser Klasse erreicht wurde. Die Solarzelle ist flexibel, leicht und vielseitig und bietet vielversprechende Anwendungen in Fahrzeugen, tragbaren Geräten und faltbaren Geräten. Die neueste Forschungsarbeit wurde in der Zeitschrift ACS-Energy Letters, einer Abteilung der American Chemical Society, veröffentlicht.

Chalkogenid ist ein neuartiges Material mit einer speziellen Kristallstruktur. In den letzten zehn Jahren haben sich Calcium-Titanit-Solarzellen schnell weiterentwickelt, um photovoltaische Wirkungsgrade zu erreichen, die mit denen der seit langem etablierten Silizium-Solarzellen vergleichbar sind.

Durch die Verwendung von zwei oder mehr Zellen in einem Stack lässt sich der Wirkungsgrad von Solarzellen steigern. Wenn jede Solarzelle im Stapel Licht aus einem anderen Teil des Sonnenspektrums effektiv absorbieren kann, können die inhärenten Verluste reduziert und der photovoltaische Wirkungsgrad der gesamten Zelle erhöht werden. Aufgrund ihrer „Vielseitigkeit“ haben sich Chalkogenid-Solarzellen zum „Leader“ im Bereich der Stapelsolarzellen entwickelt. Tandemsolarzellen mit Chalkogenid und Silizium haben photovoltaische Wirkungsgrade von bis zu 29 Prozent oder mehr erreicht, deutlich höher als Zellen aus Chalkogenid (25,7 Prozent) oder Silizium (26,7 Prozent) allein.

In der neuesten Studie ist es einem internationalen Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Marko Preciado vom Karlsruher Institut für Technologie gelungen, Tandem-Calcium-Titanit/CIS-Solarzellen mit einem photovoltaischen Umwandlungswirkungsgrad von bis zu 24,9 Prozent herzustellen, dem höchsten jemals erreichten photovoltaischen Umwandlungswirkungsgrad diese Art von Technologie.

Die Kombination von Chalkogenid mit anderen Materialien wie Kupfer-Indium-Diselenid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid verspricht laut den Forschern flexible und leichte Tandemsolarzellen. Solche Zellen könnten nicht nur an Gebäuden, sondern auch an Fahrzeugen und tragbaren Geräten montiert und zur Aufbewahrung sogar gefaltet oder aufgerollt und bei Bedarf erweitert werden, beispielsweise auf Jalousien oder Markisen, um die Sonne zu verdunkeln und gleichzeitig Strom zu erzeugen.

Die Forscher sagten: "Die neuesten Forschungsergebnisse demonstrieren das Potenzial von Calcium-Titanit/CIS-Tandemsolarzellen und ebnen den Weg für eine mögliche zukünftige Effizienzsteigerung auf über 30 Prozent."