Forscher aus Deutschland haben eine Tandem-Solarzelle entwickelt, die einen Rekord-Wirkungsgrad aufweist. Der Hintergrund ist ein spezieller Materialmix.
Die Solarenergie gilt als eine der Schlüsseltechnologien für eine nachhaltige Zukunft. Doch die Effizienz von Solarzellen stellt nach wie vor eine Herausforderung dar. Forschern des Helmholtz-Zentrums Berlin und der Humboldt-Universität zu Berlin scheint nun ein Durchbruch gelungen zu sein. Sie haben eine neue Tandem-Solarzelle entwickelt, die eine Rekord-Effizienz von 24,6 Prozent aufweist.
Das Besondere daran: eine Kombination aus zwei unterschiedlichen Materialschichten. Während die untere Schicht der Solarzelle aus CIGS besteht, einer Verbindung aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen, handelt es sich bei der oberen um eine Perowskit-Schicht.
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Dieses Material gilt als eine vielversprechende Alternative zu Silizium. Durch die geschickte Abstimmung beider Materialschichten und die Optimierung der Kontaktschichten konnten die Forscher den Wirkungsgrad der Solarzelle erhöhen.
Tandem-Solarzellen verwerten deutlich mehr Sonnenlicht
Der große Vorteil von Tandem-Solarzellen liegt in ihrer Fähigkeit, ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts zu nutzen als herkömmliche Siliziumzellen. Während klassische Solarzellen nur bestimmte Wellenlängen effizient umwandeln können, ermöglichen Tandem-Zellen eine bessere Lichtausnutzung und damit einen höheren Wirkungsgrad.
CIGS-Solarzellen haben den Vorteil, dass Forscher sie auf flexible Materialien auftragen können, was vollkommen neue Einsatzmöglichkeiten eröffnet. Beispiele sind tragbare Geräte, Fahrzeugoberflächen oder gebogene Strukturen. Ein weiteres wichtiges Merkmal dieser Technologie ist ihr vergleichsweise geringer Material- und Energieverbrauch in der Herstellung.
Während Siliziumzellen einen aufwendigen und energieintensiven Produktionsprozess erfordern, sind CIGS-Perowskit-Tandemzellen deutlich ressourcenschonender. Das könnte langfristig nicht nur die Kosten für Solarstrom weiter senken, sondern auch die Umweltbilanz der Solarenergie weiter verbessern.
Solarenergie: Ist bald ein Wirkungsgrad von über 30 Prozent möglich?
Die Forscher sind optimistisch, dass mit weiteren Optimierungen sogar Wirkungsgrade von über 30 Prozent möglich sind. Das wäre ein entscheidender Schritt für die Solarindustrie, da eine höhere Effizienz bedeutet, dass weniger Fläche für die gleiche Energiemenge benötigt wird.
Gerade in Zeiten steigender Energiepreise und wachsendem Bedarf an erneuerbaren Energien könnte diese Entwicklung dazu beitragen, den Solarstrom noch wettbewerbsfähiger zu machen. Die aktuelle Rekordmarke ist dabei nur ein weiterer Meilenstein in der erfolgreichen Entwicklung von Tandem-Solarzellen.
Bereits zuvor erreichten Forscher am Helmholtz-Zentrum Berlin weltweit führende Werte für Silizium-Perowskit-Tandemzellen. Mit der neuen Kombination aus CIGS und Perowskit wird nun ein weiteres vielversprechendes Konzept vorangetrieben, das das Potenzial hat, die Nutzung von Solarenergie auf ein neues Level zu heben.
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