// Dünnschicht-Tandem-Photovoltaik: Nachhaltige Perowskit/CIGS Solarmodule aus industriellen Prozessen (PVKIS)
Der Wirkungsgrad von Solarmodulen lässt sich weiter steigern, indem zwei Solarzellen mit komplementären spektralen Absorptionsbereichen in einer Tandemkonfiguration miteinander verknüpft werden. Aufgrund ihrer hohen Bandlücken bieten sich die neuartigen Perowskit-Solarzellen sehr gut als Tandempartner für Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)-Zellen an.
Für einen innovativen Ausbau der Photovoltaik und für einen entsprechenden technologischen Vorsprung Deutschlands müssen hocheffiziente PV-Materialien und Konzepte zur Industriereife weiterentwickelt werden. PVKIS fokussiert sich auf nachhaltige Tandemmodule aus industriellen Prozessen aus einer CIGS-Bottomzelle und einer Perowskit-(PVK)-Topzelle. Die PVK/CIGS Tandemmodule sollen in 2-Terminal-Architektur ausgeführt werden (siehe Abbildung)
Grundlage der Entwicklung in PVKIS sind industriell hergestellte CIGS-Dünnschichtmodule, die bereits am Markt etabliert sind. Aufbauend auf derzeitigen am HZB und KIT entwickelten Tandem-Labormustern sollen innerhalb der Projektlaufzeit monolithisch verschaltete Tandemmodule entwickelt werden, die auf 5x5 cm² Substraten einen Wirkungsgrad von 24% erreichen. Hierfür werden unterschiedliche monolithische Verschaltungstechnologien getestet, für deren Implementierung die entsprechenden Laserstrukturierungsprozesse entwickelt werden. Diese exemplarischen Mini-Module sollen die volle Funktionalität eines großformatigen Moduls besitzen und ausschließlich mit skalierbaren Verfahren hergestellt werden, die eine unmittelbare Hochskalierung zu Industrieprozessen gestatten. Dabei liegt ein starker Fokus auf der Entwicklung von skalierbaren Abscheidemethoden für die Schichten der PVK-Zelle. Hier hat sich eine für große Flächen geeignete Abscheidemethode bislang noch nicht durchgesetzt, jedoch gibt es drei Verfahren (Tintenstrahldrucken, Schlitzgießbeschichtung und Aufdampfen), die prinzipiell skalierbar sind und bereits in der PVK-Einzelzelle Wirkungsgrade größer 20% gezeigt haben. Keines dieser Verfahren ist bisher in PVK/CIGS-Tandems zur Anwendung gekommen. Dabei besteht die Herausforderung, auf der relativ rauen Oberfläche einer CIGS-Zelle konforme Bedeckungen zu erzielen. Im Rahmen des Projektes sollen die drei genannten Verfahren zur Abscheidung der PVK-Zelle auf großen Flächen weiterentwickelt werden. Das ZSW wird hierbei die Beschichtung im Schlitzgießverfahren auf CIGS erproben, zunächst auf kleiner Fläche und in Inertgas-Atmosphäre, in kleinem Umfang auch direkt an (feuchtekontrollierter) Umgebungsluft.
