Tandemsolarzelle mit Rekordwirkungsgrad

Im HySPRINT Lab am HZB hat das Team um Steve Albrecht eine Perowskit-Technologie entwickelt, die nun mit serienreifen Silizium-Solarzellen von QCELLS zu hocheffizienten Tandemsolarzellen kombiniert werden kann.
© Amran Al-Ashouri/HZB

Vom Labor in die Fabrik:

Q CELLS und das Helmholtz-Zentrum Berlin haben eine serienreife Silizium-Bottom-Zelle auf Basis der Q.ANTUM-Technologie und eine Top-Zelle auf Basis der Perowskit-Technologie kombiniert. Die 2-Terminal-Tandem-Solarzelle erreicht einen Wirkungsgrad von 28,7% und damit einen neuen Weltrekord.

Q CELLS, ein renommierter Anbieter von Energielösungen in den Bereichen Solar, Energiespeicherung, Downstream-Projektgeschäft und Energiehandel, hat in Zusammenarbeit mit Teams des Helmholtz-Zentrums Berlin einen neuen Weltrekord für den Wirkungsgrad einer Tandemzelle von 28,7 % aufgestellt: Dabei wird eine Q.ANTUM-basierte Silizium-Bottom-Zelle mit einer Perowskit-basierten Topzelle zu einer Tandem-Solarzelle kombiniert.

Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Q CELLS in Thalheim hat in den vergangenen drei Jahren gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin eine Tandem-Solarzelle entwickelt, die aus einer siliziumbasierten Q.ANTUM-Bottom-Zelle und einer perowskitbasierten Topzelle besteht. Der aktuelle Rekordwirkungsgrad von 28,7 % ist eine Verbesserung um fast einen Prozentpunkt gegenüber dem Rekordwert von 27,8 % aus dem Jahr 2020 (der vom Fraunhofer ISE Callab unabhängig verifiziert wurde). Diese Steigerung des Tandem-Wirkungsgrads wurde durch Verbesserungen sowohl bei den Perowskit- als auch bei den Silizium-Subzellen ermöglicht. Die Forschung und Entwicklung wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und das Land Sachsen-Anhalt gefördert.

In der Solarforschung wurden zwar bereits höhere Wirkungsgrade von Perowskit-Tandemzellen beobachtet. Diese Rekorde wurden jedoch mit einer Labortechnologie erzielt, die nicht direkt auf die Massenproduktion übertragbar ist. Die Leistung von Q CELLS und Helmholtz-Zentrum Berlin ist vor allem deshalb bemerkenswert, weil der Wirkungsgrad von 28,7% mit einer industrietauglichen und kosteneffizienten Bodenzellenstruktur auf Basis der Q.ANTUM-Technologie erreicht wurde.

Q CELLS hat im vergangenen Jahr angekündigt, seine F&E-Investitionen in Deutschland in den nächsten drei Jahren auf 125 Millionen Euro zu erhöhen. Ein beträchtlicher Teil dieser Summe ist für die kontinuierliche Unterstützung der F&E-Abteilung von Q CELLS bei der Kommerzialisierung der Perowskit-Silizium-Tandemtechnologie vorgesehen.

„Unsere Expertinnen und Experten haben bereits mehrere Weltrekorde für Tandemzellen erzielt, die Perowskit-Topzellen mit anderen Bottom-Zellen kombinieren, allerdings im Labormaßstab. Wir fördern den Wissens- und Technologietransfer und begrüßen die fruchtbare Zusammenarbeit mit Q CELLS. Es ist bemerkenswert, wie nah der gemeinsam erreichte Wirkungsgrad mit einer serienreifen Bottom-Zelle bereits an das herankommt, was wir im Labormaßstab erreichen können“, sagte Prof. Dr. Bernd Rech, wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZB.

Prof. Dr. Steve Albrecht, Gruppenleiter am HZB und Juniorprofessor an der Technischen Universität Berlin, ergänzte: „Es ist eine sehr spannende Entwicklung, dass wir diesen hohen Tandem-Wirkungsgrad mit industrietauglichen Bodenzellen mit hohem Marktanteil erreichen. So könnte die Tandem-Technologie den PV-Markt schnell revolutionieren.“

Dr. Daniel Jeong, CTO von Q CELLS, sagte: „Q CELLS freut sich, gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin diesen neuen Weltrekord im Wirkungsgrad von Tandemzellen bekannt zu geben. Beide Forscherteams haben eng zusammengearbeitet, um eine Tandemzellentechnologie zu entwickeln, die den Kommerzialisierungsprozess beschleunigen und der Industrie letztlich einen echten Leistungssprung in der Photovoltaik ermöglichen würde. Q CELLS ist zuversichtlich, dass es erneut die nächste Generation der Solarzellen hervorbringen kann und wird weiterhin stark in die Unterstützung von Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet investieren.“

Über Q CELLS

Q CELLS ist einer der weltweit größten und bekanntesten Hersteller von Hochleistungssolarzellen und -modulen für die Photovoltaik. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Seoul, Südkorea (Global Executive HQ) und Thalheim, Deutschland (Technology & Innovation HQ), und verfügt über verschiedene internationale Produktionsstätten in den USA, Malaysia, China und Südkorea. Q CELLS bietet das gesamte Spektrum an Photovoltaik-Produkten, -Anwendungen und -Lösungen an, von Zellen und Modulen über Bausätze und Systeme bis hin zu großen Solarkraftwerken. Durch sein wachsendes globales Geschäftsnetzwerk, das sich über Europa, Nordamerika, Asien, Südamerika, Afrika und den Nahen Osten erstreckt, bietet Q CELLS seinen Kunden in den Bereichen Energieversorgung, Gewerbe, Behörden und Privathaushalte hervorragende Dienstleistungen und langfristige Partnerschaften.

ÜBER DAS HZB

Das Helmholtz-Zentrum Berlin ist eines der größten außeruniversitären Forschungszentren in Berlin und Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft. Die Forschung konzentriert sich auf Energiematerialien, wie Photovoltaik-Materialien, katalytisch aktive Materialien für die solare Wasserspaltung oder Batteriematerialien. Das HZB betreibt mit BESSY II eine Großforschungsinfrastruktur, die brillante Röntgenpulse für die Forschung zur Verfügung stellt und jährlich tausende internationale Gastnutzer anzieht. Unser Ziel ist es, durch Wissenschaft und Innovation eine klimaneutrale Gesellschaft zu erreichen. Deshalb treiben wir die Materialforschung voran, entwickeln neue nachhaltige Technologien und unterstützen die Forschungsgemeinschaft bei der Verwirklichung dieses Ziels.

www.helmholtz-berlin.de

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Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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