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Perowskit-Solarzellen

Hybrid-organisch-anorganische Perowskit-Solarzellen finden aufgrund ihrer hohen Wirkungsgrade und ihrer kostengünstigen Herstellung weltweit große Beachtung in der aktuellen Photovoltaik-Forschung. Zusammen mit der Möglichkeit, die Bandlücke des Absorbermaterials durch chemische Modifikation anzupassen und semitransparente Solarzellen herzustellen macht es die Perowskit-Solarzellen zu einer vielversprechenden Technologie im Bereich neuartiger Solarzellen.

 

Perowskit-Modul basierend auf einer rakelbeschichteten Absorberschicht

Der am FMF verwendete nasschemische Prozess zur Herstellung der Perowskit-Absorberschichten ist aufgrund der niedrigen Prozesstemperatur potenziell für eine Herstellung der Solarzellen auf Foliensubstraten geeignet und eröffnet damit den Zugang zu großflächigen, flexiblen Perowskit-Modulen. Für die Herstellung solcher Module ist das für kleinflächige Solarzellen eingesetzte Rotationsbeschichtungsverfahren nicht geeignet. Wir arbeiten daher an Beschichtungsverfahren, die prinzipiell mit kontinuierlichen Fertigungsverfahren kompatibel sind und untersuchen den Einfluss der Trocknungsbedingungen auf die Morphologie der Perowskit-Schicht und den Wirkungsgrad der Solarzellen. Darüber hinaus untersuchen wir Möglichkeiten zur Herstellung der Solarzellen und -module auf flexiblen Substraten sowie großen Flächen (>100 cm²).

Diese Arbeiten finden in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE statt.

Foto: Perowskit-Photovoltaikmodul mit gerakelter Absorberschicht (© FMF / Fraunhofer ISE)

 

 

Ausgewählte Forschungsziele sind:

  • Optimierung der Solarzellen durch Variation der chemischen Zusammensetzung der Perowskit-Schicht und der ladungsträgerselektiven Schichten
  • Entwicklung von skalierbaren Zell- und Modularchitekturen
  • Aufskalierung von optimierten Solarzellen zu großflächigen Perowskit-Modulen
  • Herstellung flexibler Perowskit-Solarzellen und -module
  • Optoelektrische Simulation der Solarzellen
  • Eingehende Charakterisierung der optischen und elektronischen Eigenschaften durch transiente und steady state Methoden wie Elektro- und Photolumineszenz, CELIV, TDCF
  • Strukturelle Untersuchungen durch Röntgendiffraktometrie (XRD) und Rasterelektronenmikroskopie (REM)
  • Alterungsuntersuchungen durch Hitze, kontinuierliche Beleuchtung und Outdoor-Exposition