Mittlerweile stehen mehrere Varianten von Tandemmodulen zur Verfügung. Bei der CIGS-Perowskit-Entwicklung wandelt eine Perowskit-Solarzelle das Licht im sichtbaren Teil des Sonnenspektrums in Strom um. Die darunter liegende CIGS-Solarzelle absorbiert das Licht im infrarotnahen Spektrum, das die Perowskit-Solarzelle durchdringt. Beide Solarzellen nutzen Dünnschichttechnologien, die sich auf Quadratmeter großen Substraten herstellen lassen. Damit ließen sich die Kosten – bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad – deutlich reduzieren.
Das Projekt „Capitano“ ist im Juli 2019 gestartet und läuft drei Jahre. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert es mit insgesamt rund 5,2 Millionen Euro. Ziel des Projekts ist es, Zellen mit stabilen höheren Wirkungsgraden zu entwickeln, die zu effizienten Tandem-Solarmodulen zusammengeschaltet werden können. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg entwickelt im Projekt CIGS-Module mit angepasstem Absorptionsspektrum und optimierter Oberfläche und erforscht semitransparente Perowskit-Solarzellen und -module mit hoher Effizienz und Transparenz. Die Perowskit-Beschichtung soll mit industrierelevanten Prozessen wie Schlitzgießen erprobt werden. Wichtige Teilaspekte sind hierbei optimierte Zwischenschichten und angepasste transparente Kontaktschichten. Die Ergebnisse sollen in die Realisierung von in Serie verschalteten Tandemsolarzellen und -modulen einfließen. Auch die Umweltverträglichkeit des Herstellungsprozesses wird evaluiert.
Das Karlsruher Institut für Technologie wird in diesem Projekt neue Materialien und Prozesse sowie Prototypen zur Herstellung semitransparenter Perowskit-Solarzellen und -solarmodule mit angepasstem Absorptionsspektrum, hohem Wirkungsgrad und hoher Transparenz entwickeln. Insbesondere stehen skalierbare Herstellungsverfahren wie das Schlitzgußverfahren oder die Abscheidung aus der Gasphase im Vakuum im Vordergrund. Im Hinblick auf die komplexe Architektur der Tandemsolarzellen entwickeln die Wissenschaftler ein Lichtmanagementkonzept zur verbesserten Lichtausbeute. Auch Ertragsberechnungen sind Teil des Aufgabenpakets.
Das Unternehmen NICE Solar Energy GmbH stellt den anderen Partnern für die Herstellung der Tandem-Solarmodule CIGS-Kleinsolarmodule aus seiner CIGS-Innovationslinie zur Verfügung. Die gefertigten Tandemsolarmodule bewertet es dann bezüglich ihrer industriellen Skalierbarkeit. Auch ein Kostenvergleich mit Single-junction-CIGS-Solarmodulen ist Teil der Agenda. Angenommen wird eine jährliche Produktionskapazität von 300 Megawatt – das ist eine Produktionsgröße im industriellen Maßstab.
KIT / RK
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