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Abgeschlossenes Projekt: Photovoltaik der nächsten Generation
Das Hauptziel dieses Projekts war die Entwicklung der nächsten Generation hocheffizienter Photovoltaik-Technologien. Durch die Integration von Perowskit-, c-Si- sowie CIGS-Einfachzellen mit verbesserten optoelektronischen Eigenschaften in Tandemzellen gelang es, weltweit unerreichte Wirkungsgrade zu erzielen.
Technologien der Photovoltaik auf der Grundlage von kristallinem Si (c-Si) und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) sind vermutlich nur ein erster Schritt hin zur Nutzung der Solarenergie als eine Hauptstromquelle, da sie hochenergetische Photonen nicht effizient umwandeln. Ein höherer Strom-Output kann erreicht werden, indem eine Tandemzelle verwendet wird, deren obere Zelle eine höhere Bandlücke aufweist.
Das Forschungsteam um Prof. Christophe Ballif vom Institut de Microtechnique der EPF Lausanne umfasste die Synthese neuartiger Materialien, deren Integration in hocheffiziente Einfach- und Tandem-Solarzellen mit c-Si und CIGS, die Entwicklung von Konzepten für Solarfassaden, Netzmanagement-Strategien sowie die Analyse der Lebenszyklen und der gesellschaftlichen Akzeptanz dieser neuen Technologien.
Resultate
Durch die Kombination fortgeschrittener Methoden zur Simulation und Beschreibung mit Dünnschicht-Verfahren konnte das Projektteam Perowskit-, c-Si- sowie CIGS-Einfachzellen mit verbesserten optoelektronischen Eigenschaften entwickeln. Durch deren Integration in Tandemzellen gelang es den Projektpartnern, weltweit unerreichte Wirkungsgrade zu erzielen, namentlich mit der ersten Perowskit/c-Si-Tandemzelle, bei der die Frontseite mit einer Oberfläche für ein optimales Lichtmanagement versehen ist, oder mit flexiblen 4-Terminal-Tandemzellen auf Perowskit/CIGS-Dünnschichtbasis. Parallel dazu leistete das Projekt einen Beitrag zur Verbesserung der Akzeptanz von PV-Anlagen, insbesondere durch die Arbeit an Strategien, die auf eine optimale Raumnutzung zielen, durch die Verbesserung der Wirkungsgrade und durch die Förderung der ästhetischen Integration in Gebäude.