Solliance: Perowskit-Solarmodule bestehen Lebensdauertests

Wichtiger Fortschritt europäischer Forschung an Perowskit-Solarmodulen durch Solliance.

Die Forschung an neuartigen Solarzellen ist wichtiger Bestandteil, um die globale Energiewende hin zu Solarenergie und Windenergie hinzubekommen. Die Partner im Forschungsprojekt Solliance haben jetzt verkapselte Perowskit-Solarmodule gezeigt, die mit industriellen Verfahren hergestellt wurden und wichtige Lebensdauertests überstanden haben. Es ist ein wichtiger Meilenstein bei der Kommerzialisierung der Perowskit-Solarmodule.

Konkret wurden der Light-Soak-Test, der Feuchte-Wärme-Test und der Temperaturwechsel-Test mit den Perowskit-Solarmodulen aus dem Solliance-Labor erfolgreich absolviert. Grundsätzlich haben entsprechende Solarzellen hohe Wirkungsgrade von bis zu 25,2 Prozent im Labor. Das Potenzial der Technologie ist enorm, weil diese hohen Effizienzgrade mit günstiger Verarbeitung verbunden sind.

Ein weiterer Vorteil der Perowskit-Zellen ist, dass sie sowohl starr als auch flexibel sein können – und ebenso undurchsichtig oder halb transparent. Das bedeutet, dass solche Zellen in vielen Anwendungen denkbar sind. Etwa integriert in Fassaden, Straßen, Lärmschutzwände oder Autodächer. Auch Tandem-Solarmodule aus semi-transparenten Perowskit-Modulen, aufgestapelt auf herkömmliche CIGS oder Silizium-Solarmodule, sind denkbar – mit der Perspektive für weit höhere Gesamtwirkungsgrade.

Diese vielfältigen Chancen führen dazu, dass an vielen Stellen in Europa und auf der Welt an entsprechenden Technologien geforscht wird. Die Fortschritte sind unverkennbar: Vor einem Jahrzehnt waren die ersten Perowskit-Zellen nur wenige Minuten stabil. Das ordnet ein wenig ein, wie wichtiger der jetzige Meilenstein des Solliance-Teams mit dem Erreichen der Langzeit-Tests ist.

Die Solliance-Module wurden auf 6*6-Zoll-Glassubstraten mit Hilfe industrieller Prozesse hergestellt (u.a. Sputterbeschichtung) und mit Glas/Glas verkapselt. Die Fläche des Moduls liegt bei 100 Quadratzentimetern. Die sogenannte Aperturflächeneffizienz liegt bei 10 Prozent.

Die Perowskitmodule wurden auf 6×6 Zoll2-Glassubstraten mit Hilfe industrieller Prozesse (Sputterbeschichtung, Slot-Die-Beschichtung, Atomlagenabscheidung und laserbasierte Zusammenschaltung) hergestellt und mit Glas/Glas verkapselt. Die Aperturfläche dieser Module beträgt 100 cm2. Die anfängliche Leistung der Module liegt bei über 10% (Aperturflächeneffizienz).

Die angewandten Belastungstests umfassen 1000 Stunden kontinuierliche Beleuchtung bei einer Intensität, die einer Sonne entspricht (Light-Soak-Test); 1000 Stunden Aussetzung an eine hohe Luftfeuchtigkeit (relative Luftfeuchtigkeit von 85 %) kombiniert mit der Aussetzung an eine Temperatur von 85 oC (Feucht-Wärme-Test); 50 thermische Zyklen von -40 oC bis 85 oC (Thermozyklentest).

Während des Light-Soak-Tests erhöhte sich die Leistung in den ersten 100 Stunden, danach stabilisierte sich die Leistung. Nach dem Feucht-Wärme-Test behielt die Leistung des Perowskit-Moduls 95 Prozent seiner ursprünglichen Leistung bei. Der Wärmezyklustest führte zu keinem Effizienzverlust, was auf die ausgezeichnete Stabilität der verarbeiteten Module und die Verkapselungsstrategie hinweist, die diesen rauen Bedingungen standhält.

Diese ermutigenden Ergebnisse bringen die Perowskit-Dünnschicht-Photovoltaiktechnologie einen Schritt näher an die Kommerzialisierung und versetzen Solliance in eine führende Position, um dieses Ziel zu erreichen.