Photovoltaik
Solarzellen: Strom aus Sonnenlicht
Hysprint-Pero-Lab: Neuartige Tandemsolarzellen aus Silizium und Perowskiten erzielen hohe Wirkungsgrade. © HZB/P. Dera
Wir erforschen neue Materialien, um die Herstellungskosten von Solarzellen zu senken. © HZB/P. Dera
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
Dünnschichtsolarzellen können aus verschiedenen Materialsystemen bestehen. Die extrem dünnen Schichten benötigen weniger Material und Energie für die Herstellung. Am HZB entwickeln wir 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.
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. Am HZB arbeiten mehrere Nachwuchsgruppen im Rahmen des Helmholtz Innovation Labs HySPRINT daran, Perowskit-Solarzellen in die Anwendung zu bringen.
EMIL, das Energie Materialien In-situ Labor an BESSY II. © HZB / S. Grunze
Solarzellen weiter verbessern
Dünnschichtsolarzellen haben bereits hohe Wirkungsgrade, lassen sich aber noch weiter verbessern. 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.
Am Kompetenzzentrum Photovoltaik Berlin (PVcomB am HZB) und in anderen Laboren arbeiten Teams daran, Prototypen für die industrielle Anwendung zu entwickeln. Dabei geht es auch darum, Produktionsabläufe für die Herstellung von Photovoltaik-Modulen kostengünstiger zu gestalten.