Forscher des IMEC im belgischen Leuven haben den Wirkungsgrad von Modulen mit Perowskiten als Halbleitermaterial auf fast zwölf Prozent gesteigert. Sie nutzten industrielle Fertigungstechnik zur Produktion der Rekordmodule. Damit schaffen sie einen weiteren Schritt hin zur Massenfertigung.
Das Nanoelektronik-Forschungszetrum IMEC im belgischen Leuven hat ein Perowskit-Modul mit einem Wirkungsgrad von 11,9 Prozent vorgestellt. Das Modul hat eine Fläche von 16 Quadratzentimetern. Dabei füllt der Halbleiter 95 Prozent der gesamten Modulfläche aus. Gemessen auf diese Gesamtfläche, also inklusive der Ränder, die nicht mit dem Material beschichtet sind, erreicht das Modul immerhin noch einen Wirkungsgrad von 11,3 Prozent. Damit zeigen die Belgier, dass es möglich ist, hohe Effizienzen mit den organometallischen Halogeniden als Halbleitermaterial auch auf größeren Flächen zu erreichen. Erst vor einem Monat haben sie den Rekordwert von acht Prozent für ein solches Modul aufgestellt.
Preiswerte Produktion ist möglich
Perowskite gelten derzeit als eines der hoffnungsvollsten Kandidaten für den Einsatz als neues Halbleitermaterial in der Dünnschichtphotovoltaik. Immerhin wurden in den vergangenen Jahren riesige Fortschritte bei der Steigerung des Wirkungsgrades erzielt. Ähnlich wie die organischen Solarzellen, werden sie über ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf Folie als Trägermaterial gedruckt. Damit haben sie das gleiche Potenzial, wie diese organischen Halbleiter, die Produktionskosten der Module niedrig zu halten und trotzdem eine für den Massenmarkt ausreichende Effizienz zu erreichen. „Wir müssen aber noch weiterer Fortschritte erzielen, um diese Art der Dünnschichtphotovoltaik für die industrielle Massenfertigung interessant zu machen“, erklären die belgischen Forscher. Denn die Herausforderung liegt darin, das Halbleitermaterial gleichmäßig auf das Trägermaterial zu drucken, um die im Labor auf kleinen Flächen erreichten Wirkungsgrade auch in der Massenfertigung umsetzen zu können. „Wir nutzen dabei unsere ganze Erfahrung mit der organischen Photovoltaik“, erklärt Tom Aernouts, Forschungsleiter für die Dünnschichtphotovoltaik am IMEC. „Diese Erfahrungen helfen uns dabei, schnell Fortschritte bei der Anhebung des Wirkungsgrades zu erreichen, um letztlich eine Moduleffizienz für diesen Typ von Dünnschichtsolarzellen von 20 Prozent zu erreichen“, gibt er das Ziel vor.
Im Industrieprozess hergestellt
Mit ihrem jetzigen Modul haben die Belgier einen weiteren Schritt in diese Richtung getan. Denn sie haben ihr neues Rekordmodul auf konventionellen Rotationsmaschinen hergestellt. Dies zwar noch auf Labormaßstab, aber immerhin schon auf Maschinen, die in der industriellen Fertigung später auch genutzt werden. Die Belgier nutzten außerdem lineare Beschichtungsmaschinen, um alle möglichen Varianten der späteren Massenproduktion von Perowskit-Modulen auszutesten. Bei der Beschichtung des Trägermaterials mit den Halbeiterschichten in diesem sogenannten Blade-Coating-Verfahren erreichten sie immerhin noch eine Effizienz von neun Prozent auf Modulebene. (su)
