// Demonstrator für CIGS-Perowskit-Tandem-Modul

Mit dem Photovoltaik-Material der Organo-Halogenid-Perowskite lassen sich wegen ihrer hohen optischen Bandlücke von 1,6 eV semitransparente Solarzellen realisieren, bei denen noch möglichst viel Licht im sichtbaren Spektralbereich durch die Zelle hindurchkommt. Damit lassen sich im Dünnschichtverfahren Tandemstapel mit separat abgreifbaren Kontakten („4-Terminal“) aus einer semitransparenten Perowskitzelle und einer darunter montierten CIGS-Solarzelle herstellen. Diese nutzen gemeinsam das Sonnenspektrum besser aus und überwinden so das Effizienzlimit einer Einzelzelle.

In Zusammenarbeit mit dem Interuniversity Microelectronics Center (IMEC) in Belgien und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) konnte ein skalierbares Dünnschicht-Perowskit/CIGS-Photovoltaik-Modul mit einer Fläche von 3,76 cm2 und jeweils sieben bzw. vier monolithisch verschalteten Einzelzellen demonstriert werden. Die Effizienz des einzelnen CIGS-Moduls beträgt dabei zunächst 15,7 % und reduziert sich auf 5,8 %, wenn das semitransparente Perowskit-Modul darüber montiert wird und nun als optischer Filter wirkt. Da das obere Perowskit-Modul aber seine Effizienz von 12,0 % beibehält, ist die rechnerische Gesamteffizienz mit 17,8 % des kombinierten Tandemstapels deutlich höher, als sie jeweils bei den Einzelmodulen sein könnte. Damit ist das prinzipielle Potenzial dieser skalierbaren Dünnschicht-Tandem-Modultechnik klar demonstriert. Mit weiterer Optimierung der Einzelmodule, insbesondere der Effizienz und Transmission der Perowskit-Module, werden in Zukunft noch weit höhere Effizienzsteigerungen möglich sein.

Ansprechpartner

Dr. Erik Ahlswede
+49 (0)711 78 70-247
Semitransparantes Perowskit-Modul mit sieben Subzellen über einem CIGS-Modul mit vier Subzellen.
Aufbau des Tandem-Moduls aus Perowskit (oben) und CIGS-Modul (unten).