Bildnachweis: G. Farías Basulto / HZB
Forscher in Deutschland haben einen neuen Solarrekord aufgestellt, der den Weg für leichtere und vielseitigere Module ebnen könnte, berichtete Interesting Engineering.
Seine Tandemzelle, etwas mehr als 1 Quadratzentimeter (0,16 Quadratzoll), wandelt 25,5 % des Sonnenlichts in Elektrizität um, ein Meilenstein, der außerhalb des Labors von Bedeutung sein könnte.
Was ist passiert?
Am Helmholtz-Zentrum Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin stellten Forscher eine zertifizierte Tandem-Solarzelle her, die auf einer Fläche von 0,168 Quadratzoll (1.081 Quadratzentimeter) 25,5 % des Sonnenlichts in Strom umwandelt. Dies übertrifft den Mannschaftsrekord von 24,6 % aus dem letzten Jahr.
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Ultrakleine Laborzellen können beeindruckende Zahlen vorweisen, aber in den viel beachteten Solarzellen-Effizienztabellen wird keine Technologie aufgeführt, die bei kleineren als einem Quadratzentimeter getestet wurde. Durch die Überwindung dieser Hürde wird dieses Ergebnis noch aussagekräftiger, da das Design nun näher an der industriellen Skalierung ist.
Warum ist es wichtig?
Anstatt ein einziges lichtabsorbierendes Material zu verwenden, teilt das Gerät die Arbeit in zwei dünne Filme auf. Die obere Perowskitschicht fängt den hochenergetischen blauen Teil des Sonnenlichts ein, während die untere CIGS-Schicht aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen die schwächeren roten und infraroten Wellenlängen absorbiert, die hindurchgehen.
Dieses Tandem-Design kann aus der gleichen Menge Sonnenlicht mehr Strom gewinnen, ein Ziel für eine Industrie, die daran arbeitet, Kosten zu senken und mehr Solarenergie aus Dächern, Gebäuden und Fahrzeugen zu erzeugen. Andere Teams verfolgen das gleiche Ziel: Ein amerikanisches Unternehmen berichtete kürzlich über ein Perowskit-Silizium-Modul, das in einer Demonstrationseinheit einen Wirkungsgrad von über 30 % erreicht. Eine höhere Effizienz kann auch bedeuten, dass weniger Panels die gleiche Energiemenge verbrauchen.
CIGS- und Perowskit-Filme sind dünn, leicht und flexibel, sodass sie eines Tages um gekrümmte Oberflächen gewickelt, in Fensterglas gelegt oder auf dem Dach eines Autos abgedeckt werden könnten, wie Interesting Engineering ausführlich darlegte. Starre Platten können an keiner dieser Stellen einfach angebracht werden.
Was wird getan?
Forscher haben die Rekordzelle bereits überschritten. In Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Berlin bauten sie aus demselben Materialstapel ein 0,35 Quadratzoll (2,25 Quadratzentimeter) großes Minimodul mit einem Wirkungsgrad von 19,7 %, so Interesting Engineering.
In dem rekordverdächtigen Gerät passte Dr. Guillermo Farias Basulto die Bandlücke der CIGS-Basis an, um Licht besser zu absorbieren, während der Chemiker Wuai Zhang Beschichtungen testete, die verhindern sollen, dass Elektrizität in die Zelle eindringt.
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„Die in unsere aktuelle Zellarchitektur eingebaute Physik legt nahe, dass 25,5 Prozent lediglich ein Sprungbrett sind, wenn man bedenkt, dass unsere internen Tests ähnlicher Architekturen bereits Wirkungsgrade von 27,5 Prozent erreicht haben“, bemerkte Farias Basulto.
