11 Aug. Perowskit-Solarzellen: Eine Schicht macht den Unterschied
Perowskit-Mehrfachsolarzellen nutzen das Sonnenspektrum besser als Einzelzellen. Dabei werden Perowskit-Halbleiter mit unterschiedlichen Bandlücken kombiniert, sodass der Wirkungsgrad steigt. Forschende des Helmholtz-Zentrums Berlin (HZB) haben nun eine neue Lochtransportschicht entwickelt, die nach Angaben des Instituts sowohl den Wirkungsgrad als auch die Langzeitstabilität von Perowskit-Dreifachsolarzellen weiter erhöht.
Doppelschicht ersetzt Polymer
Das HZB-Team kombinierte drei Perowskit-Halbleiter mit unterschiedlichen Bandlücken zu einer monolithischen Dreifachsolarzelle. Im Mittelpunkt der Studie stand laut den Forschenden die Verbindungsschicht zwischen der mittleren und der hinteren Teilzelle. Als Lochtransportschicht kommt üblicherweise das Polymer PEDOT:PSS zum Einsatz. Dieses verursacht jedoch optische Verluste und begrenzt die Langzeitstabilität. Die Forschenden kombinierten deshalb eine Schicht aus Graphenoxid (GO) mit einer selbstorganisierten Monoschicht (SAM). Nach Angaben des HZB verbessert diese Doppelschicht die Grenzfläche sowohl morphologisch als auch elektronisch und ermöglicht einen effizienteren Ladungstransport.
Optische Verluste reduziert
Anschließend integrierte das Team die neue Schichtarchitektur in die Perowskit-Dreifachsolarzelle und ersetzte damit die herkömmliche PEDOT:PSS-Schicht. Dadurch verringerten sich die optischen Verluste deutlich. Dem HZB zufolge zählt der erzielte Wirkungsgrad von 27,3 % zu den höchsten bislang veröffentlichten Werten für diese Technologie.
Auch im Dauerbetrieb zeigte die neue Architektur eine hohe Stabilität. Nach Angaben der Forschenden behielten die Solarzellen nach mehr als 770 Stunden Betrieb über 90 % ihres ursprünglichen Wirkungsgrads. Die Analysen deuten zudem darauf hin, dass sich mit einer weiteren Optimierung der Perowskit- und Verbindungsschichten künftig Wirkungsgrade von über 30 % erreichen lassen.
Originalveröffentlichung:
[Yeonghun Yun et al.: Triple-junction all-perovskite solar cells with self-assembling hole contacts in all subcells; Joule, 2026, DOI: 10.1016/j.joule.2026.102575]
Quelle: www.helmholtz-berlin.de
Bild: Laura Canil / HZB