Labor zur schnelleren Markteinführung von Perowskit-Silizium-Photovoltaik eröffnet

Durch das Aufbringen einer nur 500 Nanometer dünnen Perowskit-Zelle auf eine herkömmliche Silizium-Solarzelle steigt das theoretische Wirkungsgradlimit von 29,4 auf 43,3 %. Um dieser Tandem-Technologie den Weg in die industrielle Umsetzung zu ebnen, hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE heute ein neues Labor eröffnet. Das »Pero-Si-SCALE« bietet eine unabhängige FuE-Infrastruktur und steht der deutschen und europäischen Photovoltaikindustrie zur Verfügung. Insbesondere Solarzellen- und Modulhersteller können dort neue Zelldesigns in industrienahen Fertigungsprozessen auf große Zellformate hochskalieren, umfangreich analysieren und in PV-Module integrieren.

„Die Photovoltaik ist noch lange nicht ‚auserforscht‘“, sagte Prof. Dr. Stefan Glunz, Bereichsleiter Photovoltaik am Fraunhofer ISE auf der Eröffnung. „Im Gegenteil, hier ist noch sehr viel zu holen und Tandemsolarzellen sind der entscheidende Hebel für noch mehr Effizienz. Das bedeutet: mehr Solarenergie auf kleinerer Fläche und mit geringerem Materialeinsatz."

Das neue Pero-Si-SCALE knüpft an die Entwicklung aus dem Labor (Technologiereifegrad TRL1-TRL4) an und überführt die innovativen Zelldesigns mit skalierbaren, hochdurchsatzfähigen Fertigungsprozessen auf industrielle Zellformate bis zur Wafergröße von 210 mal 210 mm. Neben der Entwicklung von Perowskit-Silizium-Solarzellen und -modulen sowie Technologien zu deren Herstellung bietet das Pero-SI-SCALE auch eine umfangreiche Charakterisierungs- und Analyse-Umgebung.

„Die neue Laborinfrastruktur baut auf 20 Jahren Erfahrung in der industrienahen Entwicklung von Silizium-Photovoltaik im Photovoltaik Technologie Evaluations Center PV-TEC auf", erklärte Priv.-Doz. Dr. Ralf Preu, Bereichsleiter Photovoltaik am Fraunhofer ISE. „Das PV-TEC gewährleistet auch die Versorgung des Pero-Si-SCALE mit optimierten Silizium-Bottom-Zellen sowie einer engen Anbindung an heutige Produktionsprozesse."

Das Fraunhofer ISE setzt beim Herstellungsverfahren für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen auf die so genannte „Hybrid-Route", der Kombination von Vakuum- und nasschemischen Prozessen. Mit dieser Technologie hat das Institut im Labormaßstab bereits Spitzenwirkungsgrade von über 33 Prozent erzielt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass weiterhin „normale", texturierte Silizium-Solarzellen aus der Industrie verwendet werden können. Das erlaubt es, direkt an den heutigen Solarzellen-Standard anzuschließen und einen höheren Energieertrag der Tandemmodule zu erzielen. Die erfolgreiche Kombination verschiedenster Dünnschichttechnologien mit der waferbasierten Siliziumtechnologie ist die Herausforderung für die effiziente industrielle Umsetzung.

„Die Perowskit-Silizium-Photovoltaik-Technologie bietet dem Maschinenbau die Chance, weltweit eine Spitzenposition für Anlagen mit hohem Durchsatz zu erreichen", sagte Pia von Ardenne, Geschäftsführerin der VON ARDENNE GmbH anlässlich der Einweihung. „Ich freue mich, dass unsere Vakuumbeschichtungsanlagen am Fraunhofer ISE dazu beitragen, industrienahe Forschung auf höchstem Niveau durchzuführen. So können gemeinsam skalierbare Märkte durch industrietaugliche Beschichtungsprozesse für die neue Generation der Solartechnologie erschlossen werden."

„Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen bieten eine Chance für einen (Wieder-) Einstieg in eine europäische, industrielle PV-Fertigung", ergänzte Prof. Dr. Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE. Die produzierende deutsche und europäische Solarindustrie steht aktuell unter großem Druck, weiter Marktanteile zu verlieren. „Bei der Photovoltaik-Forschung sind wir, auch dank der Förderungen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWE, auf internationalem Spitzenniveau und das kann und sollte den hiesigen Industriepartnern den Rücken stärken."