Chinesische Forscher haben zentrale Herausforderungen hinsichtlich Effizienz und Stabilität flexibler Tandem-Solarzellen systematisch gelöst und damit einen Meilenstein in der flexiblen Photovoltaik auf Siliziumbasis erreicht, berichtete die „China Science Daily“ am Montag.

Die Studie, unter der Leitung von Forschern der Soochow-Universität, wurde am vergangenen Donnerstag in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.

Die Kommerzialisierung flexibler kristalliner Silizium-Perowskit-Tandem-Solarzellen steht vor zwei großen Hürden: Ihre Effizienz bleibt hinter der starrer Zellen zurück und ihre Grenzflächen sind unter wiederholtem Biegen oder rauen Bedingungen anfällig für Delamination und Degradation.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, entwickelte das Forschungsteam einen zweilagigen Puffer mit einer „locker-festen“ Struktur, die mechanische Spannungen synergistisch abbaut und gleichzeitig einen effizienten Ladungstransport im Nanobereich gewährleistet.

Sie entwickelten außerdem ein Verfahren zur Herstellung von wasserstoffdotierten Indium-Cerium-Oxidfilmen mittels reaktiver Plasmaabscheidung, das Schäden durch Kathodenzerstäubung zwischen Flächen minimiert und die Energieniveaus optimal anpasst.

Diese Fortschritte ermöglichten es dem Team, auf einem ultradünnen Siliziumsubstrat mit einer Dicke von 60 Mikrometern einen zertifizierten Wirkungsgrad von 33,6 Prozent zu erzielen und damit einen neuen Wirkungsgradrekord für flexible Tandem-Solarzellen aufzustellen.

Darüber hinaus erreichte eine großflächige Zelle (261 Quadratzentimeter, Standard-Wafergröße) einen Wirkungsgrad von 29,8 Prozent, was ebenfalls ein Weltrekord für flexible Tandemzellen dieser Größenordnung ist. Die Zellen zeigten eine herausragende mechanische Belastbarkeit und behielten nach 43.000 extremen Biegezyklen 97 Prozent ihres ursprünglichen Wirkungsgrades.

Diese Arbeit legt eine solide wissenschaftliche und technische Grundlage für die großflächige Anwendung flexibler Photovoltaik und eröffnet neue Möglichkeiten für die siliziumbasierte Solarindustrie.