Fraunhofer ISE eröffnet neues Labor für Perowskit-Silizium-Solarzellen – Fokus auf industrielle Skalierung der Tandem-Photovoltaik

© Fraunhofer ISE / Foto: Michael Spiegelhalter

Freiburg - Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat ein neues Forschungs- und Entwicklungslabor zur industriellen Skalierung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen eröffnet. Mit der neuen Infrastruktur „Pero-Si-SCALE“ soll die Markteinführung hocheffizienter Tandem-Photovoltaik beschleunigt und die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Solarindustrie gestärkt werden.

Die neue Forschungsplattform richtet sich insbesondere an Solarzellen- und Modulhersteller. Unternehmen sollen dort neue Zellkonzepte unter industrienahen Bedingungen auf große Waferformate übertragen, analysieren und in Solarmodule integrieren können.

Perowskit-Tandemtechnologie gilt als nächster Effizienzsprung der Photovoltaik - industrielle Umsetzung im Fokus
Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen gelten als eine der wichtigsten Zukunftstechnologien der Photovoltaik. Durch die Kombination einer herkömmlichen Silizium-Solarzelle mit einer nur wenige hundert Nanometer dünnen Perowskit-Schicht steigt das theoretische Wirkungsgradlimit nach Angaben des Fraunhofer ISE von 29,4 auf 43,3 Prozent.

Der Leiter des Photovoltaik-Bereichs am Fraunhofer ISE, Stefan Glunz, erklärte zur Eröffnung, die Photovoltaik sei technologisch noch längst nicht ausgereizt. Tandemsolarzellen seien „der entscheidende Hebel für noch mehr Effizienz“ und ermöglichten mehr Solarstrom auf kleinerer Fläche sowie mit geringerem Materialeinsatz.

Mit dem neuen Labor sollen Forschungsergebnisse aus dem Labormaßstab nun auf industrielle Zellgrößen bis zu 210 x 210 Millimeter übertragen werden. Die Infrastruktur umfasst neben Fertigungsanlagen auch umfangreiche Analyse- und Charakterisierungsmöglichkeiten.

Fraunhofer setzt auf industrienahe Fertigungsprozesse
Technologisch setzt das Fraunhofer ISE bei der Herstellung der Tandemsolarzellen auf eine sogenannte „Hybrid-Route“, bei der Vakuum- und nasschemische Prozesse kombiniert werden. Mit diesem Verfahren wurden im Labormaßstab bereits Wirkungsgrade von über 33 Prozent erreicht.

Ein wesentlicher Vorteil des Ansatzes besteht darin, dass bestehende industrielle Silizium-Solarzellen weiterhin verwendet werden können. Dadurch soll sich die neue Technologie vergleichsweise einfach in bestehende Produktionsprozesse integrieren lassen.

Nach Angaben des Fraunhofer ISE baut das neue Labor zudem auf den Erfahrungen des bestehenden Photovoltaik Technologie Evaluations Centers (PV-TEC) auf, das seit rund 20 Jahren an industrienaher Silizium-Photovoltaik arbeitet.

Europäische Solarindustrie hofft auf neuen industriellen Schub
Mit der neuen Tandemtechnologie verbindet die europäische Solarindustrie auch industriepolitische Hoffnungen. Fraunhofer-ISE-Institutsleiter Andreas Bett erklärte, Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen könnten eine Chance für einen "(Wieder-)Einstieg" in eine europäische, industrielle Photovoltaik-Fertigung darstellen.

Die europäische Solarindustrie steht derzeit unter erheblichem Wettbewerbsdruck, insbesondere durch asiatische Hersteller. Forschung und Maschinenbau könnten nach Einschätzung des Instituts jedoch eine wichtige Grundlage schaffen, um technologische Führungspositionen in Europa zu sichern.

Auch der Anlagenbauer Von Ardenne GmbH sieht in der Technologie Marktpotenzial für europäische Maschinenbauunternehmen. Geschäftsführerin Pia von Ardenne erklärte, die Tandem-Photovoltaik eröffne dem Maschinenbau Chancen, weltweit eine Spitzenposition bei Produktionsanlagen für Hochdurchsatzprozesse einzunehmen.