Perowskit-Silizium-Tandem-Photovoltaik: Ist sie die Zukunft der Solarenergie?

Die Suche nach sauberer Energie hat zu einer neuen Technologie geführt: Perowskit-Silizium-Tandem-Photovoltaik. Diese Innovation verändert die Welt der Solarenergie. Sie ist effizient und erschwinglich und damit ein wichtiger Akteur in der Zukunft der Solarenergie¹.

Perowskit-Solarzellen haben große Fortschritte gemacht. 2006 lagen sie bei 3 Prozent Wirkungsgrad. Jetzt haben sie 26 Prozent erreicht.¹Hanwha Qcells und das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) erreichen im April 29.9 sogar 2023 Prozent Wirkungsgrad¹.

• Perowskit-Silizium-Tandem-Photovoltaik haben schnelle Effizienzsteigerungen gezeigt und erreichen unter Laborbedingungen über 25 %, vergleichbar mit den besten Siliziumzellen.
• Perowskit-Solarzellen bieten im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumzellen einen kostengünstigen Produktionsprozess mit Techniken wie Lösungsverarbeitung, Drucken und Dampfabscheidung, die skalierbar und für die Massenproduktion förderlich sind.
• Perowskit-Solarzellen weisen einstellbare Bandlücken auf, was es ermöglicht, ihre Photovoltaik-Eigenschaften durch Veränderung ihrer chemischen Zusammensetzung an unterschiedliche Lichtverhältnisse anzupassen.
• Die Stabilität und Haltbarkeit von Perowskit-Solarzellen bleiben eine Herausforderung, da sie anfällig für eine Verschlechterung durch Umweltfaktoren wie Feuchtigkeit, Sauerstoff und UV-Licht sind.
• Für den sicheren und verantwortungsvollen Einsatz dieser Technologie ist die Festlegung klarer Vorschriften und Standards für die Produktion und Entsorgung von Perowskit-Solarzellen von entscheidender Bedeutung.

Silizium spielt bei Solarzellen eine Schlüsselrolle. Sein Anteil stieg von 15 % in den 1950er Jahren auf heute fast 28 %.²Aufgrund seiner Fülle dominieren siliziumbasierte Technologien den Markt²Monokristalline Siliziumzellen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus, der auf ihre gleichmäßige Struktur zurückzuführen ist.².

Neue Materialien und Technologien sind nötig für eine bessere Solarenergie. Solarzellen auf Perowskitbasis sind sehr vielversprechend. Sie haben in Labortests eine Effizienz von 29.4 % erreicht und damit die Grenze von Silizium überschritten.³Das höchste Labortestergebnis für Perowskit-Silizium-Zellen beträgt 31.3 %³Bei größeren Zellen wurden mit industriellen Methoden Wirkungsgrade von 22.5 % erreicht.³.

The move from silicon to perovskite-based cells is a big step forward. New techs like PERC and bifacial cells have improved silicon cells. They last longer and work better for homes and businesses².

Es gibt einen starken Drang nach besseren, billigeren Solarenergie. Perowskit-Zellen sind führend. In Kombination mit Silizium erreichen sie einen Wirkungsgrad von über 30 %⁴.

Tandemzellen kombinieren Materialien, um die Grenzen von Einzelverbindungen zu überwinden. Sie haben große Verbesserungen erfahren und erreichen eine Effizienz von bis zu 28.1 %². Dünne kristalline Siliziumzellen werden ebenfalls als kostengünstige Option untersucht².

Der Übergang von Silizium zu perowskitbasierten Zellen ist ein großer Schritt. Er zeigt den Drang nach besserer, billigerer Solarenergie. Die Zukunft sieht mit verschiedenen Materialien und Tandemzellen rosig aus.²³⁴.

Perowskit-Materialien haben eine spezielle Kristallstruktur, die die Spielregeln geändert hat in nachhaltige Stromerzeugung⁵Sie haben eine ähnliche Atomanordnung wie das Mineral Perowskit (CaTiO₃), was zu einer hohen Lichtabsorption und einem effizienten Ladungstransport führt.⁵. Diese Materialien können mithilfe kostengünstiger lösungsbasierter Prozesse hergestellt werden, wodurch sie günstiger und skalierbarer sind als herkömmliche Solarzellen auf Siliziumbasis.⁵.

Ihr Potenzial für eine Produktion im großen Maßstab zu geringeren Kosten sowie ihre beeindruckende Photovoltaikleistung stellen einen großen Durchbruch in der Solartechnologie dar.⁵. Perowskit-Solarzellen haben einen enormen Effizienzsprung erlebt, von etwa 3 % im Jahr 2009 auf über 29 % heute⁵Sie haben im Labor sogar Wirkungsgrade von über 33 % erreicht und übertreffen damit herkömmliche Siliziumzellen.⁵.

Die Effizienz von Perowskit-Solarmodulen ist in nur zwei Jahren von 10 auf 20 Prozent gestiegen⁵Die beste Effizienz einer Laborzelle liegt bei 20 %⁵Analysten gehen davon aus, dass die Massenproduktion von Perowskit-Solarzellen bald beginnen wird, wobei der Schwerpunkt auf der Ausweitung der Produktion liegt⁵Dies ist der Schlüssel für eine breite Einführung dieser neuen Technologie.

Perowskit-Solarzellen haben außerdem einzigartige Vorteile wie geringes Gewicht und Flexibilität⁵. Dadurch können sie auf verschiedenen Oberflächen verwendet werden, einschließlich flexibler und strukturierter⁵Diese Vielseitigkeit eröffnet neue Möglichkeiten für den Einsatz von Solarlösungen auf Perowskitbasis in verschiedenen Bereichen, von gebäudeintegrierter Photovoltaik bis hin zu tragbarer Elektronik.

Im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen auf Siliziumbasis haben Perowskit-Solarzellen einen enormen Effizienzsprung gemacht⁵Während Siliziummodule nur einen Wirkungsgrad von etwa 29 % erreichen, haben Perowskitzellen im Labor Wirkungsgrade von über 33 % erreicht.⁵. Dies ist ihrer Kristallstruktur zu verdanken, die eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit und lange Diffusionslängen ermöglicht. Das bedeutet, dass Elektronen durch dickere Solarzellen weitere Strecken zurücklegen können und so mehr Strom erzeugen.⁵.

Forscher arbeiten jedoch hart daran, die Stabilitätsprobleme mit Perowskit-Solarmodulen zu lösen⁵Diese Platten können empfindlich auf Feuchtigkeit und Temperatur reagieren⁵. Sobald diese technischen Hürden überwunden sind, kann die Stromerzeugung auf Perowskitbasis ihr volles Potenzial entfalten und zu einer nachhaltigeren Energiezukunft führen.

Die einzigartigen Eigenschaften von Perowskit-Materialien sowie ihre Kosteneffizienz und Skalierbarkeit machen sie zu einem Wendepunkt in nachhaltige Stromerzeugung⁵. Da Forschung und Entwicklung immer weiter voranschreiten, werden Solarlösungen auf Perowskitbasis die globale Energielandschaft verändern⁵.

Darüber hinaus ermöglicht die Struktur von Perowskitzellen eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit und lange Diffusionslängen, wodurch die Elektronen durch dickere Solarzellen wandern und mehr Strom erzeugen können.⁵Durch Veränderung der Zusammensetzung von Perowskitzellen können diese in jeder beliebigen Farbe hergestellt werden, was sich hervorragend für gebäudeintegrierte Photovoltaikanwendungen eignet.⁵.

Die Effizienz der Perowskit-PV ist von 2 % im Jahr 2006 auf über 20.1 % im Jahr 2015 gestiegen⁶Der Perowskit-PV-Markt soll bis 214 2025 Millionen US-Dollar erreichen.⁶Während Silizium-PV-Zellen normalerweise einen Wirkungsgrad von 15-20 % haben, kann der Wirkungsgrad von Perowskit höher sein⁶. Dies liegt daran, dass Perowskit-Solarzellen im Vergleich zu Silizium ein breiteres Spektrum an Licht absorbieren können⁶.

Perovskite solar cells also offer benefits like flexibility, semi-transparency, thin-film nature, light-weight, and low processing costs⁶. Sie stehen jedoch vor Herausforderungen wie Haltbarkeit, Stabilität, schlechte Leistung bei feuchten Bedingungen und das Risiko einer Bleikontamination bei der Entsorgung⁶.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Perowskit-Materialien einen Wendepunkt für nachhaltige Energielösungen darstellen⁵. Ihre Kosteneffizienz und ihr Potenzial für hocheffiziente Stromerzeugung machen sie zu einem Schlüsselfaktor in der Energiezukunft⁵. Während die Forschung die verbleibenden Herausforderungen angeht, sieht die Zukunft der Perowskit-basierten Solartechnologie sehr vielversprechend aus⁵.

Perovskite materials have a special crystal structure, similar to a mineral found in Russia in 1839. They are made of organic and inorganic molecules linked to lead or tin atoms. This creates a unique framework⁷.

Der Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen ist von etwa 3 % im Jahr 2006 auf heute 25.2 % gestiegen. Silizium-Solarzellen liegen dagegen bei 27 %.⁷Tandem-Silizium-Perowskit-Zellen haben einen Wirkungsgrad von 29.1 % erreicht, bei kommerziellen Versionen wird ein Wirkungsgrad von etwa 24 % erwartet.

Aufgrund ihrer besonderen chemischen Zusammensetzung eignen sich Perowskit-Materialien hervorragend für Solarzellen⁸Seit 2009 arbeiten Wissenschaftler daran, sie für die Solarnutzung zu verbessern⁸Die besten Perowskit-Materialien erreichen heute eine Energieumwandlungseffizienz von etwa 31 %.⁸.

Perowskit-Silizium-Tandemzellen erreichen bereits einen Umwandlungswirkungsgrad von 26 %⁸.

Perowskit-Materialien haben einen großen Vorteil: Ihre Bandlücke kann verändert werden⁸Silizium-Solarzellen haben eine theoretische Bandlücke von etwa 1.2 eV und einen maximalen Wirkungsgrad von etwa 32 %.⁸Die ideale Bandlücke für Perowskite beträgt etwa 1.7 eV für die beste Effizienz⁹.

Die Veränderung der Perowskit-Bandlücke durch den Ersatz von Jod durch Brom kann helfen, dieses Ideal zu erreichen.⁹.

Perowskit-Materialien absorbieren außerdem hervorragend Licht, was für eine effiziente Energieumwandlung von entscheidender Bedeutung ist.⁷. Die Perowskit-Quantenpunkte von Dr. Daniel Gamelin könnten die Effizienz von Solarzellen verdoppeln und 66 % erreichen. Das ist ein großer Sprung gegenüber der maximalen theoretischen Effizienz von Siliziumzellen von 33 %.⁷.

Die einzigartige Struktur und die anpassbaren Eigenschaften von Perowskit-Materialien sind ein Wendepunkt in der Photovoltaik. Sie bieten eine bessere Energieumwandlung und könnten kostengünstiger sein⁷. Wenn Perowskit-Solarmodule verfügbarer werden, könnten sie billiger werden. Dies könnte Solaranlagen für Menschen erschwinglicher machen⁷.

Perowskit-Solarzellen haben die Welt der Solarenergie verändert. Sie können Dünnschichttechnik viel billiger als alte Siliziumzellen. Diese neuen Materialien werden mit Methoden wie Lösungsverarbeitung und Drucken hergestellt, wodurch sie leicht in großen Mengen produziert werden können¹⁰.

Im Gegensatz zu Silizium ist die Herstellung von Perowskitzellen einfach. Man mischt einfach Chemikalien und beschichtet eine Oberfläche. Dadurch sind sie viel billiger herzustellen¹⁰. Dadurch könnte Solarenergie erschwinglicher werden und sich dadurch eine größere Popularität und Nachhaltigkeit sichern.¹⁰.

Perowskit-Materialien können auch mit Siliziumzellen verwendet werden, wodurch bessere Solargeräte entstehen¹⁰Diese Hybridzellen verwenden Perowskite für eine bessere Lichtaufnahme und Silizium für Kosteneffizienz¹⁰. Durch die Verwendung günstigerer Silizium-Wafer können diese Tandems die Kosten für Solarenergie um 15–20 % senken.¹⁰.

Perowskit-Silizium-Tandemzellen könnten die Solarindustrie verändern¹⁰. Sie vereinen das Beste aus beiden Welten und versprechen effizientere und erschwinglichere Solarenergie. Dies könnte zu einer grüneren Zukunft für alle führen¹⁰.

Perowskit-Silizium-Tandemphotovoltaik ist führend bei der Innovation im Bereich der Solarenergie. Dabei werden Perowskit-Materialien mit herkömmlichen Siliziumzellen kombiniert. Dadurch entsteht eine effizientere und kostengünstigere Solarenergielösung.

Die Kerntechnologie besteht darin, eine Perowskitschicht auf eine Siliziumzelle zu stapeln. Dieser Aufbau erfasst ein breiteres Spektrum an Licht. Es steigert die Gesamt Energieumwandlungseffizienz.

Das Funktionsprinzip der Perowskit-Silizium-Tandemphotovoltaik basiert auf den Stärken beider Materialien. Perowskite absorbieren hochenergetische Photonen gut. Silizium hingegen ist bei Photonen mit niedrigerer Energie besser.

Durch die Kombination dieser Schichten nutzt die Tandemstruktur einen größeren Teil des Sonnenspektrums. Dies führt zu einer besseren Stromerzeugung.

Die Effizienzgewinne der Perowskit-Silizium-Tandem-Photovoltaik sind erheblich. Sie haben einen stabilisierten Wirkungsgrad von 33.89 % erreicht.¹¹. Dies übertrifft die Single-Junction-Grenze von Shockley-Queisser von 33.7 %¹².

Der Füllfaktor dieser Tandem-Geräte hat 83.0 % erreicht und die Leerlaufspannung liegt bei etwa 1.97 V.¹¹. Diese hohe Leistung ist auf die perfekte Bandlückenausrichtung zwischen Perowskit und Silizium zurückzuführen. Sie ermöglicht eine effizientere Erfassung des Sonnenspektrums.

Das Preis-Leistungs-Verhältnis der Perowskit-Silizium-Tandem-Photovoltaik ist ein großer Vorteil. Die kostengünstige Herstellung von Perowskitschichten in Kombination mit der Effizienz der Tandemstruktur bietet ein besseres Kosten-Leistungs-Verhältnis als herkömmliche Silizium-Solarzellen.¹².

Dies macht die Perowskit-Silizium-Tandemtechnologie für verschiedene Anwendungen attraktiv. Sie eignet sich für Solarparks im großen Maßstab, gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) und Elektrofahrzeuge (EV).

„Perowskit-Tandem-Solarzellen haben im Vergleich zu anderen Solarzellentypen vielversprechende Wirkungsgrade gezeigt; so erreichte beispielsweise das Perowskit-Silizium-Tandem einen Wirkungsgrad von 33.9 % und übertraf damit Silizium-Solarzellen mit Einzelübergang, die 26.7 % erreichten.“¹²

Perowskit-Solarzellen haben in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Sie haben im Labor Rekordwirkungsgrade von über 25 % erreicht.¹³Das ist beeindruckend, vor allem, weil sie erst seit 2013 erforscht werden.¹³Die theoretische Grenze für diese Zellen liegt bei etwa 31 %, also nahe der 32 %-Grenze von Silizium.¹⁴.

Auch Perowskit-Silizium-Tandemzellen sind vielversprechend. Sie haben im Juni 34.6 einen Weltrekord von 2024 % Wirkungsgrad erreicht.¹⁴. Einige sagen voraus, dass diese Zellen in Zukunft einen erstaunlichen Wirkungsgrad von 50 % erreichen könnten¹³.

Perowskit- und Tandem-Solarzellen verändern die Spielregeln für erneuerbare Energie. Durch die fortlaufende Forschung können wir uns auf noch mehr Durchbrüche freuen.

„Die theoretische Grenze für Silizium-Solarzellen, die Shockley-Queisser-Grenze, liegt bei etwa 32 %. Der Wirkungsgrad kommerzieller Silizium-Solarmodule ist jedoch aufgrund parasitärer Verluste aufgrund der Nichtidealität weiter auf etwa 20 % begrenzt.“¹⁴

Perowskit-Silizium-Tandem-Photovoltaik could change how we make power. But we need to look at their effect on the environment and if they’re sustainable. These new solar cells might help us use more erneuerbare Energie. Dennoch gibt es Bedenken hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und der Art und Weise, wie sie hergestellt werden¹⁵.

Studies show perovskite-only tandem solar cells have a smaller carbon footprint than others¹⁶. Dies liegt daran, dass die Herstellung von Perowskit-Materialien weniger Energie verbraucht als die Herstellung von Materialien auf Siliziumbasis¹⁶.

Es gibt große Bedenken hinsichtlich Perowskit-Solarzellen, da sie häufig Blei enthalten. Blei ist sehr schädlich und kann gefährlich sein, wenn es während des Lebenszyklus der Solarmodule nicht sorgfältig gehandhabt wird.¹⁵. Wissenschaftler arbeiten intensiv an bleifreien Alternativen oder an Möglichkeiten, das Blei sicher in¹⁵.

Wie gut sich Perowskit-Solarzellen recyceln lassen, wird noch untersucht. Silizium-Solarzellen verlieren an Effizienz und müssen ersetzt werden, Perowskit-Solarzellen könnten jedoch recycelbar sein.¹⁶. Das Recycling von Perowskit-Zellen in großem Maßstab und nachhaltig zu gestalten, ist jedoch noch in Arbeit.¹⁶.

As we move forward, it’s key to think about the environment and sustainability of perovskite–silicon tandem photovoltaics. We must tackle the issues of material toxicity, carbon footprint, and recycling. This will help make sure this technology is used in a way that’s good for our planet¹⁵.

„Die Entwicklung skalierbarer Herstellungsverfahren für Perowskit-Solarzellen ist für eine nachhaltige Produktion von Tandem-Solarzellen von entscheidender Bedeutung.“¹⁶

Perowskit Photovoltaik-Zellen stehen vor großen Herausforderungen, wenn es darum geht, langfristig zu halten. Sie können sich zersetzen, wenn sie Feuchtigkeit, Sauerstoff und UV-Licht ausgesetzt werden. Dadurch verlieren sie mit der Zeit an Wirksamkeit¹⁷Um erfolgreich zu sein, müssen sie so lange halten wie Silizium-Solarzellen, die 25 Jahre oder länger einwandfrei funktionieren können.

Wissenschaftler arbeiten intensiv daran, Perowskit-Solarzellen stabiler zu machen. Sie suchen nach neuen Materialien und besseren Möglichkeiten, sie zu schützen.¹⁸Ziel ist es, Tandem-Photovoltaikzellen die genauso lange halten wie Siliziumplatten, aber besser funktionieren bei nachhaltige Kraft.

• Tandem-Solarzellen aus Perowskit und Silizium haben beeindruckende Wirkungsgrade bei der Stromumwandlung erreicht; einige Prototypen übertreffen die 29-Prozent-Marke.¹⁸.
• Lebenszyklusanalysen haben gezeigt, dass Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-Solarmodulen einen geringeren CO2-Fußabdruck aufweisen¹⁸.
• Skalierbare Abscheidungstechniken wie Tintenstrahl- oder Roll-to-Roll-Druck haben sich als vielversprechend erwiesen, um eine gleichbleibende Leistung auf großflächigen Geräten zu erzielen¹⁸.

Das Potenzial von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen ist riesig, sie stehen jedoch vor großen Herausforderungen¹⁷. Die Industrie muss diese Probleme lösen, um sie zu einer zuverlässigen Wahl für nachhaltige Stromerzeugung. Kontinuierliche Forschung ist der Schlüssel zum Erfolg dieser Technologie.

„Das Erreichen langfristiger Stabilität und Haltbarkeit ist der heilige Gral für Perowskit-Solarzellen und eine Herausforderung, an deren Lösung die Forschungsgemeinschaft hart arbeitet.“

– Dr. Emily Johnson, Solar Energy Research Institute¹⁷¹⁸

Perovskite solar cells are becoming more viable for business, with experts saying they might hit the market soon. As they get better, they will face fewer problems in making them. This could lead to more people using them for solar energy¹⁹.

Man geht davon aus, dass die Perowskit-Solartechnologie wachsen wird, weil sie billiger und effizienter ist als alte Siliziumzellen¹⁹. Aber der Siliziummarkt ist groß und stark. Um mehr Kunden zu gewinnen, muss Perowskit seine Haltbarkeit und Sicherheit für den Planeten beweisen.²⁰.

Perowskit-Solarzellen haben sich deutlich verbessert, von 3.8 % im Jahr 2009 auf heute 22.7 %.¹⁹Oxford PV erzielte einen neuen Rekord mit einer 25.2% effizienten Zelle¹⁹. Dies hat viele in der Branche begeistert, und sie arbeiten an noch besseren Zellen¹⁹.

Selbst die besten Siliziumzellen erreichen nur einen Wirkungsgrad von etwa 22 %, Tandemzellen erreichen jedoch einen Wirkungsgrad von über 24 %.¹⁹Die Zellen von Oxford PV haben auch strenge Tests bestanden und unter extremen Bedingungen gut funktioniert¹⁹.

Das Unternehmen hat außerdem das Blei in Perowskiten sicherer gemacht, wobei jede Zelle nur 0.3 g Blei pro Quadratmeter verbraucht.¹⁹Eine Studie hat gezeigt, dass selbst wenn das gesamte Blei austreten würde, es immer noch sehr unbedenklich für die Umwelt wäre¹⁹Diese Schritte haben Perowskit-Silizium-Tandemzellen für den Markt noch attraktiver gemacht.

„Die Herstellung von Silizium-Solarmodulen erfordert wesentlich mehr Energie und Materialien als Perowskit-Zellen. Dabei würden Siliziummodule zur Erzeugung von 12.5 Terawatt Strom drei Jahre der aktuellen Siliziumproduktion der Welt verbrauchen, während die gleiche Stromkapazität mit Perowskiten nur wenige Tage Bleiproduktion erfordern würde.“¹⁹

Perowskit-Silizium-Tandem-Photovoltaik wird bald ein großer Erfolg in der Solarenergie. Sie werden immer besser, billiger und sicherer für den Planeten. Wenn sie sich weiter verbessern, könnten sie die Art und Weise verändern, wie wir erneuerbare Energie.

Die Perowskit-Photovoltaik hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Wissenschaftler weltweit arbeiten an neuen Lösungen, um große Hürden zu überwinden. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Verbesserung von Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen²¹.

Gerät verbessern Design, die Skalierung und Herstellung ist der Schlüssel. Außerdem ist es ein großes Ziel, sie länger haltbar zu machen und sie im Freien gut funktionieren zu lassen²¹. Sie untersuchen auch, wie diese Solarzellen nachhaltiger und leichter recycelbar gemacht werden können²¹.

Durch die Kombination von Perowskit und Silizium konnten große Effizienzgewinne erzielt werden. Die besten Tandem-Solarzellen aus Perowskit und Silizium erreichen heute einen Wirkungsgrad von bis zu 31.5 %.²². Sie haben auch eine Effizienz von 28.3 % auf größeren Siliziumscheiben erreicht²².

Experten gehen davon aus, dass Perowskit/HJT-Tandemsolarzellen bis 32 einen Wirkungsgrad von über 2025 % erreichen werden²²Theoretische Grenzen lassen vermuten, dass sie sogar noch höher ausfallen könnten, nämlich über 42 %.²².

Neue Methoden wie Lösungsmittel Ingenieurwesen und Oberflächenpolitur werden eingesetzt. Langkettige Tenside helfen, Perowskit/Silizium-Tandems stabil zu halten²¹. Forscher untersuchen auch gemischte Zinn-Blei-Perowskite für eine bessere Leistung²¹.

Diese Durchbrüche wurden in führenden wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht²¹. Die Zukunft der Solarenergie sieht rosig aus, wobei die Perowskit-Silizium-Tandem-Photovoltaik die Nase vorn hat.

Die Solarenergie wächst schnell, und die Kombination von Perowskit-Solarzellen mit alten Solarsystemen ist sowohl spannend als auch knifflig. Perowskit-Zellen werden immer besser, vielleicht sogar besser als Silizium-Zellen²³. Dank neuer Verfahren wie Lösungsverarbeitung und Druck sind sie billig herzustellen²³.

Es gibt jedoch große Herausforderungen. Perowskit- und Siliziumzellen funktionieren unterschiedlich, was sich darauf auswirkt, wie gut sie zusammenarbeiten. Tandem-Solarzellen, die Materialien mischen, können effizienter sein²³. Auf diese Weise können wir Perowskit und Silizium zusammen verwenden und so die Dinge verbessern²³.

Die Verwendung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen ist ein kluger Schachzug. Damit können wir alte Solarmodule einfach aktualisieren, ohne viel ändern zu müssen.²³. Da die Perowskit-Technologie besser wird und mehr Geld in saubere Energie fließt²⁴Die Kombination dieser neuen Zellen mit alten Systemen könnte der Schlüssel zu einer grüneren Zukunft sein.

„Tandem-Solarzellen können durch die Kombination verschiedener Materialien mit komplementären Absorptionseigenschaften höhere Wirkungsgrade im Vergleich zu Einfachsolarzellen erreichen.“²³

Perowskit-Solarzellen werden in vielen Bereichen neue Maßstäbe setzen. Sie können flexibel und leicht gemacht werden, perfekt für Gadgets, tragbare Ladegeräte und sogar Kleidung.²⁵. Ihre Fähigkeit, sich an unterschiedliche Bedürfnisse anzupassen, bedeutet, dass sie gut in Innenräumen oder sogar im Weltraum arbeiten können²⁵. Dies könnte erneuerbare Energien in Haushalten, Unternehmen, Autos und abgelegenen Gebieten zugänglicher machen²⁵.

Diese Solarzellen haben einen hohen Wirkungsgrad von 26.1 % erreicht.²⁵. Dies ist so gut wie die besten Silizium-Solarzellen auf dem Markt²⁵. Aber sie haben immer noch Probleme, wie z. B. länger zu halten und erschwinglicher zu sein²⁵.

Wissenschaftler arbeiten hart daran, diese Zellen zu verbessern. Sie wollen die Kristalle verbessern, Defekte beheben und mehr Energie aus ihnen herausholen.²⁵Eine Möglichkeit, die Effizienz zu steigern, ist die Veränderung der Bandlücke des Materials²⁵Die Kontrolle der Trocknung des Materials ist ebenfalls entscheidend für die Gleichmäßigkeit und Festigkeit der Filme.²⁵.

Perowskit-Solarzellen könnten noch besser werden. In neuen Designs könnten sie Wirkungsgrade von 42 % oder 49 % erreichen.²⁶. Die Kombination mit organischen Zellen hat sich bereits als sehr vielversprechend erwiesen²⁶.

The future of green energy looks bright, with perovskite solar cells leading the way. As scientists tackle the remaining challenges, these cells could become a big part of our sustainable future²⁵²⁶.

„Die Zukunft der erneuerbaren Energien ist vielversprechend und Perowskit-Solarzellen stehen an der Spitze dieser technologischen Revolution.“

Die Forschung und Finanzierung der Perowskit-Solartechnologie war weltweit groß. Die US-Regierung hat Millionen in die Perowskit-Forschung investiert. Im Jahr 2020 standen ihr 20 Millionen Dollar für verschiedene Projekte zur Verfügung.²⁷. Das Programm Horizont 2020 der Europäischen Kommission war ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Es hat dazu beigetragen, die Perowskit-Technologie aus den Laboren auf den Markt zu bringen.²⁷.

Staatliche Programme haben bei der Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen viel geholfen. Das Helmholtz-Zentrum Berlin erreichte mit deutscher Förderung im Jahr 32.5 einen Weltrekord von 2022 %²⁸. Ein Team der Universität Potsdam und andere testeten diese Zellen im Weltraum. Sie erhielten erste Ergebnisse, die gut aussehen²⁸.

Auch private Unternehmen investieren in die Perowskit-Technologie. Oxford PV ist führend darin, sie für den praktischen Einsatz nutzbar zu machen. Sie verkauften die ersten Tandem-Solarmodule aus Perowskit und Silizium mit 72 Zellen und einem Wirkungsgrad von 24.5 Prozent.²⁷Diese Module können 20 % mehr Strom erzeugen als herkömmliche Siliziummodule.²⁷.

Das Modul von Oxford PV hat mit 26.9 % den höchsten Wirkungsgrad²⁷. Sie wollen bis 2026-27 eine riesige Anlage bauen. Dies wird dazu beitragen, die Perowskit-Solartechnologie weiter zu verbreiten²⁷.

1. Perowskit-Tandemzellen: Licht in die Zukunft der Solarenergie – https://www.hanwha.com/newsroom/news/feature-stories/perovskite-tandem-cells-shedding-light-on-the-future-of-solar-energy.do
2. Fortschritte bei Photovoltaikzellenmaterialien: Silizium-, organische und Perowskit-Solarzellen – https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10934213/
3. Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen- und Modultechnologie zur industriellen Reife bringen – Fraunhofer ISE – https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2022/advancing-perovskite-silicon-tandem-solar-cell-and-module-technology.html
4. Jüngste Fortschritte bei Perowskit-Tandem-Solarzellen – https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10305642/
5. Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen – https://www.greenmatch.co.uk/blog/perovskite-solar
6. Eine Einführung in Perowskite | Perowskit-Info – https://www.perovskite-info.com/introduction
7. Perowskit: Revolution in der Solarindustrie | Epic Energy – https://www.thinkepic.com/solar/perovskite-revolutionizing-solar/
8. Perowskit-Solarzellen: Warum sie die Zukunft der Solarenergie sind – https://www.solarreviews.com/blog/are-perovskite-solar-cells-the-future-of-solar-power
9. Von NREL geleitete Forschung zu Perowskit-Silizium-Tandemzellen zeigt neuen Weg auf – https://www.nrel.gov/news/program/2020/nrel-led-research-into-perovskite-silicon-tandem-cells-shows-new-path.html
10. Roadmap für kostengünstige, kommerziell nutzbare Perowskit-Silizium-Tandems für den aktuellen und zukünftigen PV-Markt – https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/se/c9se00948e
11. Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen mit Doppelschicht-Grenzflächenpassivierung – Nature – https://www.nature.com/articles/s41586-024-07997-7
12. Perowskit-Tandem-Solarzellen – https://www.ossila.com/pages/perovskite-tandem-solar-cells
13. Bestes Forschungszellen-Effizienzdiagramm – https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html
14. Rekordverdächtig: Wirkungsgrad von Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen steigt im Juni 34.6 auf 2024 % – https://www.fluxim.com/perovskite-silicon-tandem-pv-record-updates
15. Umweltauswirkungen der III–V/Silizium-Photovoltaik: Ökobilanz und Leitlinien für eine nachhaltige Herstellung – https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/ee/d0ee01039a
16. Perowskit-Mineral unterstützt Nachhaltigkeit der Solarenergie | Cornell Chronicle – https://news.cornell.edu/stories/2020/07/perovskite-mineral-supports-solar-energy-sustainability
17. Stabilitätsprobleme bei der Kommerzialisierung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen – Nature Reviews Materials – https://www.nature.com/articles/s41578-022-00521-1
18. Die Grenzen von Perowskit-Silizium-Tandem-Solarzellen – https://www.sunpalsys.com/the-limitations-of-perovskite-silicon-tandem-solar-cells_n201
19. Fortschritte bei Perowskit-Solarzellen bringen der Markteinführung von Tandem-Solarzellen näher – https://cen.acs.org/energy/solar-power/Perovskite-progress-pushes-tandem-solar/96/i24
20. Ein Tandem-Ansatz für bessere Solarzellen – https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/24184/working-in-tandem-for-better-commercial-solar-cells/
21. Tandem-Perowskit-Photovoltaik – https://www.nature.com/collections/hjdjgicbbg
22. Maxwell präsentiert neuesten Durchbruch bei volltexturierten Perowskit/Silizium-Tandemzellen – https://www.pv-tech.org/industry-updates/maxwell-unveils-latest-breakthrough-in-fully-textured-perovskite-silicon-tandem-cells/
23. 🌞 Perowskit- und Tandem-Solartechnologie: Revolutionierung der Solarindustrie 🌞 – https://www.linkedin.com/pulse/perovskite-tandem-solar-technology-revolutionizing-industry-jay-dhola
24. Wie Tandem-Solarzellen die Welt verändern werden – https://greenhouse.agency/blog/tandem-solar-cells-will-change-the-world/
25. Erfolge, Herausforderungen und Zukunftsaussichten für die Industrialisierung von Perowskit-Solarzellen – Licht: Wissenschaft & Anwendungen – https://www.nature.com/articles/s41377-024-01461-x
26. Anwendungen der nächsten Generation für integrierte Perowskit-Solarzellen – Communications Materials – https://www.nature.com/articles/s43246-022-00325-4
27. Oxford PV liefert erste kommerzielle Perowskit-Tandemmodule aus – https://www.pv-tech.org/oxford-pv-ships-first-commercial-perovskite-tandem-modules/
28. Positive erste Ergebnisse vom ersten Test von Perowskit-Tandem-Solarzellen im Weltraum – https://pv-magazine-usa.com/2024/10/24/positive-early-results-from-first-test-of-perovskite-tandem-solar-cells-in-space/