Helmholtz-Gemeinschaft fördert Kooperation zwischen HZB und Slowenien zu Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen
Marko Jošt hat seine Doktorarbeit zu Tandem-Solarzellen bei Steve Albrecht im HySPRINT-Labor absolviert (Bild). Nun wird er an der Universität in Lubljana weiter forschen. © M. Setzpfandt/ HZB
Ein HZB-Team hat erfolgreich Fördermittel aus dem "Helmholtz European Partnering"-Programm der Helmholtz-Gemeinschaft eingeworben, um die Zusammenarbeit mit der Universität Ljubljana, Slowenien, auszubauen. Thema der Kooperation sind Tandem-Solarzellen aus Perowskit und Silizium und insbesondere ihre genaue Charakterisierung.
Aktuell bestehen die meisten Solarmodule aus Silizium, einem Halbleiter, der vor allem die roten Anteile des Sonnenspektrums zur Stromerzeugung nutzt. Große Chancen auf noch höhere Wirkungsgrade verspricht daher die Kombination von Silizium mit Perowskit-Halbleitern. Denn Halbleitermaterialien aus dieser Materialklasse wandeln insbesondere die energiereichen, blauen Anteile des Spektrums in Elektrizität um.
Nun hat der HZB-Physiker Prof. Dr. Steve Albrecht Mittel der Helmholtz-Gemeinschaft eingeworben, um solche Tandem-Solarzellen mit Partnern von der Universität Ljubljana, Slowenien, zu untersuchen. Das Projekt TAPAS wird im Programm „Helmholtz European Partnering“ für die kommenden drei Jahre mit jeweils 250.000 Euro jährlich gefördert. Nach einer Evaluierung kann die Förderdauer um zwei Jahre verlängert werden. Das Programm „Helmholtz European Partnering“ wurde ins Leben gerufen, um den europäischen Forschungsraum - speziell die Kooperation mit Ländern in Süd-, Mittel- und Osteuropa - zu stärken.
Der Name TAPAS steht für „Tandem Perovskite and Silicon solar cells - Advanced opto-electrical characterization, modeling and stability“. Zusammen mit der optoelektrischen Modellierung sollen hocheffiziente und stabile Tandem-Solarzellen der nächsten Generation für das Energiesystem der Zukunft entwickelt werden.
Die Arbeitsgruppe für Photovoltaik und Optoelektronik der Universität Ljubljana (LPVO, geleitet von Prof. Dr Marko Topič) und das Helmholtz-Zentrum Berlin haben in den vergangenen Jahren eine sehr erfolgreiche Zusammenarbeit aufgebaut, die durch diese Förderung weiter gestärkt wird. Ziel der Kooperation ist es, die Prozesse zu analysieren, die die Stabilität der Module im Feld beeinträchtigen.
- Grüner Wasserstoff: Käfigstruktur verwandelt sich in effizienten KatalysatorClathrate zeichnen sich durch eine komplexe Käfigstruktur aus, die auch Platz für Gast-Ionen bietet. Nun hat ein Team erstmals untersucht, wie gut sich Clathrate als Katalysatoren für die elektrolytische Wasserstoffproduktion eignen. Das Ergebnis: Effizienz und Robustheit sind sogar besser als bei den aktuell genutzten Nickel-basierten Katalysatoren. Dafür fanden sie auch eine Begründung. Messungen an BESSY II zeigten, dass sich die Proben während der katalytischen Reaktion strukturell verändern: Aus der dreidimensionalen Käfigstruktur bilden sich ultradünne Nanoblätter, die maximalen Kontakt zu aktiven Katalysezentren ermöglichen. Die Studie ist in „Angewandte Chemie“ publiziert.
- Solarzellen auf Mondglas für eine zukünftige Basis auf dem MondZukünftige Mondsiedlungen werden Energie benötigen, die Photovoltaik liefern könnte. Material in den Weltraum zu bringen, ist jedoch teuer – ein Kilogramm zum Mond zu transportieren, kostet eine Million Euro. Doch auch auf dem Mond gibt es Ressourcen, die sich nutzen lassen. Ein Forschungsteam um Dr. Felix Lang, Universität Potsdam, und Dr. Stefan Linke, Technische Universität Berlin, haben nun das benötigte Glas aus „Mondstaub“ (Regolith) hergestellt und mit Perowskit beschichtet. Damit ließe sich bis zu 99 Prozent des Gewichts einsparen, um auf dem Mond PV-Module zu produzieren. Die Strahlenhärte konnte das Team am Protonenbeschleuniger des HZB getestet.
- Optische Innovationen für Solarmodule – Was bringt den Ausbau am meisten voran?Im Jahr 2023 erzeugten Photovoltaikanlagen weltweit mehr als 5% der elektrischen Energie und die installierte Leistung verdoppelt sich alle zwei bis drei Jahre. Optische Technologien können die Effizienz von Solarmodulen weiter steigern und neue Einsatzbereiche erschließen, etwa in Form von ästhetisch ansprechenden, farbigen Solarmodulen für Fassaden. Nun geben 27 Fachleute einen umfassenden Überblick über den Stand der Forschung und eine Einschätzung, welche Innovationen besonders zielführend sind. Der Bericht, der auch für Entscheidungsträger*innen in der Forschungsförderung interessant ist, wurde von Prof. Christiane Becker und Dr. Klaus Jäger aus dem HZB koordiniert.