Neue „Tandem“-Solarzelle bricht Weltrekord

Forscher in Saudi-Arabien haben gerade einen Rekord gebrochen, den sie selbst erst vor zwei Monaten aufgestellt hatten: eine Tandem-Solarzelle mit einem beispiellosen Wirkungsgrad von 33,7 %.

Die Herausforderung: Photovoltaische Solarzellen absorbieren Licht und wandeln es in Strom um. In einem durchschnittlichen Solarpanel finden Sie Dutzende davon, und die Chancen stehen gut, dass sie aus Silizium hergestellt werden, da es lange hält und relativ günstig ist.

Allerdings sind Silizium-Solarzellen nicht besonders effizient – ​​die meisten kommerziellen Silizium-Zellen wandeln nur 18–22 % der auf sie einfallenden Sonnenenergie in Strom um. Das bedeutet, dass Sie mehr Zellen und mehr Panels benötigen, was die Kosten und den Unterhalt des Systems erhöht.

„Wir hoffen, dass unsere neue Errungenschaft dazu beitragen wird, die Energiewende zu beschleunigen.“

Die Idee: Um die Effizienz von Solarzellen zu verbessern, kombinieren einige Forscher das darin enthaltene Silizium mit einem anderen Material. Im Dezember 2022 stellte beispielsweise ein Team aus Deutschland eine Solarzelle vor, die aus dem Standardsilizium und einer darüber liegenden Schicht des Minerals Perowskit besteht.

Während die Siliziumschicht hauptsächlich Infrarotlicht absorbierte und in Elektrizität umwandelte, tat die Perowskitschicht dasselbe für sichtbares Licht. Dadurch konnte die „Tandem“-Solarzelle einen damals rekordverdächtigen Wirkungsgrad von 32,5 % erreichen.

Was ist neu?Am 30. Mai kündigte Erkan Aydin, ein Forscher an der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi-Arabien, die Entwicklung einer Tandem-Solarzelle an, die einen Wirkungsgrad von 33,7 % erreicht.

Damit wird der aktuelle Weltrekord von 33,2 % gebrochen, den dieselben KAUST-Forscher im April 2023 aufgestellt haben.

„Innerhalb von zwei Monaten haben wir einen neuen Weltrekord für Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen aufgestellt – schon wieder!“ schrieb Aydin in einem LinkedIn-Beitrag. „Wir hoffen, dass unsere neue Errungenschaft dazu beitragen wird, die Energiewende zu beschleunigen.“

Flugschreiber:Die Tandem-Solarzelle von KAUST wurde von der European Solar Test Installation zertifiziert, einem Forschungslabor, das die Leistung von Solartechnologie für die Europäische Union überprüft. Daher wissen wir, dass ihre Effizienzaussagen gültig sind.

Die Forscher haben jedoch nichts darüber verraten, wie sie das zusätzliche bisschen Strom aus den Zellen herauspressen konnten.

Als sie im April den Rekord brachen, stellten sie fest, dass der Siliziumteil der Zelle strukturiert war – das hat dazu beigetragen, die Effizienz anderer Tandem-Solarzellen zu verbessern. Daher haben sie möglicherweise den gleichen Ansatz mit der neuen Zelle gewählt, aber wir tun dies noch nicht weiß sicher, ob das der Fall ist.

Vorausschauen:Die Entwicklung von Solarzellen, die im Labor Effizienzrekorde brechen können, ist eine Sache – die gleichen Wirkungsgrade mit Solarzellen zu erreichen, die in der realen Welt einen Unterschied machen könnten, eine andere.

Die nächsten Schritte für das KAUST-Team werden wahrscheinlich die Entwicklung größerer Versionen ihrer Tandem-Solarzelle sein. Die aktuelle Zelle ist gerade einmal größer als ein Quadratzentimeter, die in Standard-Solarmodulen verwendeten Zellen sind jedoch normalerweise etwa 240 cm2 groß.

KAUST muss nun beweisen, dass seine Tandem-Solarzelle in der realen Welt einen Unterschied machen kann.

Ungefähr 1.200 dieser Standard-Silizium-Solarzellen werden benötigt, um genug Strom für ein durchschnittliches Haus zu erzeugen. Obwohl die Zelle von KAUST also effizienter ist als jede andere Perowskit/Silizium-Tandem-Solarzelle, bräuchten wir dennoch viele davon, um sie herzustellen eine Art Beeinträchtigung des weltweiten Energiebedarfs.

Das bedeutet, dass KAUST nicht nur in der Lage sein muss, seine Zellen zu vergrößern, sondern auch in der Lage sein muss, sie in großem Maßstab und zu einem wettbewerbsfähigen Preis herzustellen.

Käufer erwarten außerdem, dass ihre Solarmodule mindestens 20 Jahre halten, aber Perowskit-basierte Zellen neigen dazu, sich schneller zu zersetzen als Siliziumzellen – ein weiteres wichtiges Ziel des KAUST-Teams ist es, sicherzustellen, dass die Tandem-Solarzelle den Umweltbedingungen über Jahre hinweg standhält.

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