Forscher der University of Toronto und der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) haben einen einfachen Weg gefunden, um die Leistung von Solarzellen zu steigern. Sie kombinieren die Materialien Silizium und Perowskit in einer doppelseitigen Solarzelle, die auf beiden Seiten Licht einfangen und in elektrischen Strom umwandeln kann. Dabei werden auch Lichtstrahlen gesammelt, die diffus von nicht selbst leuchtenden Oberflächen reflektieren.
Tandem-Solarzellen sind effizienter als Silizium Zellen
“Draußen in der Natur kommt das Licht primär von der Sonne. Konventionelle Tandem-Solarzellen können dieses Licht bereits effizienter in Elektrizität umwandeln als traditionelle Zellen, die nur aus Silizium bestehen, weil sie zusätzliche Wellenlängen der Lichtstrahlen absorbieren”, erklärt Michele De Bastiani vom KAUST Solar Center. Gemeinsam mit seinen Kollegen Ted Sargent und Yi Hou von der University of Toronto habe man nun herausgefunden, dass sich diese Leistung noch weiter steigern lässt, indem man verschiedene Materialien kombiniert und ein beidseitiges Design verwendet.
Doppelseitige Solarzellen aus reinem Silizium nehmen sehr schnell einen immer größeren Marktanteil im Photovoltaik-Segment ein, da sie einen relativen Leistungsanstieg von bis zu 20 Prozent versprechen. Wenn wir das Potenzial von Perowskit-Silizim-Tandems besser ausloten, eröffnen sich uns völlig neue Möglichkeiten für eine ultra-leistungsfähige Energiegewinnung zu verhältnismäßig geringen Kosten.
Prof. Stefaan De Wolf, King Abdullah University of Science and Technology
Vielversprechende Tests
Zur weiteren Leistungssteigerung setzt das Konzept der Wissenschaftler auch auf Lichtstrahlen, die diffus von nicht selbst leuchtenden Oberflächen, wie etwa dem Boden, reflektiert werden. Diese Reflexionsstrahlung, die in der Maßeinheit Albedo gemessen wird, soll von den neuartigen Tandem-Solarzellen gezielt eingefangen werden. “Dadurch können wir deutlich höhere Stromstärken erreichen als mit konventionellen Solarzellen, ohne größere Herstellungskosten”, ist De Bastiani überzeugt.
Ihren innovativen theoretischen Ansatz haben die Forscher übrigens auch bereits ausgiebig in einem praxisnahen Outdoor-Setting getestet. Die Experimente seien sehr vielversprechend verlaufen, kommentieren sie die Ergebnisse: “Wir konnten Effizienzwerte erzielen, die klar über jedem anderen kommerziellen Silizium-Solarpanel liegen.”