Dünnschicht-Solarzelle erreicht Rekordwirkungsgrad
Gerade einmal 2 Mikrometer dick ist die Schicht, wobei es sich eigentlich um vier Schichten übereinander handelt. Auf dieses Fünfhundertstel eines Millimeters verteilen sich CIGS-Kristalle aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen, eine Zwischenschicht aus dotiertem Aluminium und die Perowskitschicht. Darunter liegt noch eine Kontaktschicht. Fertig ist die Solarzelle.
Mindestens hundertmal dicker hingegen muss die aktive Schicht in einem handelsüblichen Solarmodul gebaut sein. Das bedeutet einen erheblich höheren Materialaufwand, mehr Gewicht und eben keine Flexibilität, die zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten bietet.
Mit der Optimierung der Kontaktflächen zwischen beiden Teilen der Tandem-Solarzelle, die es dem Licht erlauben muss, möglichst ungestört durchdringen zu können, wurde der Wirkungsgrad auf annähernd 25 Prozent erhöht. Laut der Forschenden sind es exakt 24,6 Prozent, welche durch Messungen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in einem festgelegten Verfahren bestätigt wurden.
Die Forschenden am Helmholtz-Zentrum zeigen sich zudem zuversichtlich, dass sich der Wirkungsgrad noch auf mehr als 30 Prozent erhöhen lässt. Damit läge er im Bereich der besten Tandem-Solarzellen, aber mit einem Bruchteil des Materialaufwands.
Zur Haltbarkeit der winzigen Platte im Dauerbetrieb ist noch nichts bekannt. Allerdings weisen Solarmodule auf Perowskit-Basis - zumindest die mit hohem Wirkungsgrad - noch erhebliche Verluste der Effizienz auf, wenn Feuchtigkeit und Sonnenlicht ins Spiel kommen.
Auch die Fertigung müsste bis zur praktischen Nutzung noch erheblich vereinfacht werden. Nötig dafür ist eine Clusteranlage mit Vakuumprozesskammern und Schleusen, um die weniger als Mikrometer dicken Schichten sauber aufzutragen. Zum Balkonkraftwerk für 300 Euro dürfte der Weg somit recht weit sein.
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