Photovoltaik

Wir erforschen neue Materialien, um die Herstellungskosten von Solarzellen zu senken. Foto: F.Steinmann

Solarzellen: Strom aus Sonnenlicht

Solarzellen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um. Solarstrom deckt in Deutschland an sonnigen Tagen fast die Hälfte des gesamten Strombedarfs. Solarmodule aus kristallinen Siliziumzellen sind am Markt sehr verbreitet: Sie haben einen hohen Wirkungsgrad, allerdings lassen sich die Herstellungskosten kaum noch senken. Für den weiteren Ausbau der Solarenergie sind also neue Technologien gefragt. Deshalb entwickeln  Forscherinnen und Forscher am HZB Materialkombinationen, die perspektivisch günstiger sind.


Mit dem Rasterelektronenmikroskop werden die verschiedenen Schichten von Perowskit-Silizium-Solarzellen sichtbar. 

Dünnschichtsolarzellen

Wir konzentrieren uns auf Dünnschichtsolarzellen aus  verschiedenen Materialsystemen. Die extrem dünnen Schichten benötigen weniger Material und Energie für die Herstellung. Wir entwickeln Silizium-Dünnschichtzellen weiter, untersuchen Materialkombinationen aus Kupfer, Indium, Gallium und Schwefel oder Selen (CIGS-Zellen) oder aus Kupfer, Zink, Zinn und Schwefel (Kesterite) oder Solarzellen aus Perowskiten, einem neuen organischen Material. Besonders vielversprechend ist es, verschiedene Materialien zu kombinieren.  Tandemsolarzellen aus Silizium und Perowskiten können zum Beispiel einen größeren Teil des Lichtspektrums der Sonne nutzen als reine Silizium- Solarzellen.


Vakuumkammer: Dünne Materialproben lassen darin hervorragend mit dem weichen Röntgenlicht von BESSY II untersuchen. Foto: T. Friedrich

Solarzellen weiter verbessern

Noch erreichen Dünnschichtsolarzellen nicht die Wirkungsgrade, die theoretisch möglich sind. Die Ursache: Viele Elektronen gehen beim Wandern durch die unterschiedlichen Materialschichten oder an den Grenzflächen verloren. Mit dem weichen Röntgenlicht von BESSY II können Forschende genau analysieren, warum es zu diesen Verlusten kommt. Das hilft, die Solarzellen weiter zu verbessern.