KIT: Vakuumbeschichtung von Perowskit-Solarzellen

Das neue Verfahren der Forschenden erzeugt gleichmäßige Perowskit-Schichten auch auf strukturierten Siliziumoberflächen und erreichte Wirkungsgrade von bis zu 24,3 Prozent. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht. „Für die industrielle Fertigung zählt nicht nur der Wirkungsgrad, sondern auch, ob ein Prozess schnell, robust und skalierbar ist“, sagt Professor Ulrich Paetzold vom KIT. Das eingesetzte Verfahren basiert auf der sogenannten Close-Space-Sublimation (CSS), bei der die Ausgangsstoffe verdampfen und direkt auf der Siliziumzelle zu einer Perowskit-Schicht reagieren. „Mit der Close-Space-Sublimation konnten wir auch die anspruchsvollen organischen Ausgangsmaterialien ohne Lösungsmittel und in kurzer Zeit auf Silizium aufbringen“, erläutert Sofia Chozas-Barrientos von der Universität Valencia. Die Umwandlung war im Experiment bereits nach zehn Minuten abgeschlossen.

Skalierbare Herstellung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen

Um die für Tandemsolarzellen erforderliche Bandlücke einzustellen, nutzten die Forschenden eine gemischte organische Quelle aus Methylammoniumiodid und Methylammoniumbromid. „Über das Verhältnis dieser beiden Bestandteile konnten wir den Bromanteil im fertigen Material kontrollieren und eine Bandlücke von 1,64 Elektronenvolt erreichen“, erklärt Dr. Alexander Diercks vom KIT. Tests auf glatten sowie nano- und mikrostrukturierten Siliziumoberflächen zeigten eine gleichmäßige Beschichtung ohne Anpassung der Prozessparameter. Die hergestellten Tandemsolarzellen erreichten Wirkungsgrade von 23,5 bis 24,3 Prozent. „Dass Close-Space-Sublimation auch auf strukturierten Siliziumzellen gleichmäßige Schichten erzeugt, macht den Ansatz relevant für die Praxis“, betont Professor Henk Bolink von der Universität Valencia.