Ein europäisches Konsortium arbeitet zurzeit an flexiblen Tandemmodulen auf der Basis von Perowskit und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) für Anwendungen auf Wohngebäuden, im gewerblichen Bereich, in der fahrzeugintegrierten Photovoltaik und in der Landwirtschaft. Die dreijährige Initiative, die von der Universität Innsbruck koordiniert wird, trägt den Namen Solmates, kurz für Scaleable High-Power Output and Low-Cost Made-to-Measure Tandem Solar Modules Enabling Specialized PV Applications. Das Projekt wird mit fünf Millionen Euro von Horizon Europe gefördert und ist im Dezember 2023 gestartet.
Die monolithischen Tandemzellen mit zwei Anschlüssen sollen mit drei verschiedenen flexiblen Substraten hergestellt werden: ultradünnes Glas, Stahl und Polyimid. Für das Projekt sind Rolle-zu-Rolle-Fertigungsverfahren erforderlich. Die Zielgröße beträgt 100 Quadratzentimeter mit einem Wirkungsgrad von mindestens 25 Prozent. Die Tandemzellen mit einer unteren CIGS-Zelle mit schmaler Bandlücke und einer oberen Perowskit-Zelle sollen im Labormaßstab 1 Quadratzentimeter groß sein und einen Wirkungsgrad von mindestens 30 Prozent haben. Darüber hinaus soll eine „einzigartige serielle Verschaltung“ Flexibilität in Bezug auf Modulform, Größe und Ausgangsspannung ermöglichen.
„Vier Partner arbeiten an der unteren Zelle und vier an der oberen Zelle. Sie verwenden unterschiedliche Präparationsmethoden und verfügen über komplementäres Fachwissen für die Präparation auf verschiedenen Substraten“, sagte Bert Stegemann, Projektleiter an der HTW Berlin in Deutschland, gegenüber pv magazine. „Mehrere Photovoltaik-Anbieter im Konsortium zu haben, ermöglicht es uns, Synergien zu nutzen und verschiedene technologische Ansätze zu integrieren.“
Die vor etwas mehr als einem Jahr gegründete Solmates-Gruppe arbeitet an der Optimierung der optoelektronischen Eigenschaften des Stapels, an der Handhabung der flexiblen Substrate sowie an den Abscheidungsprozessen und der Strukturierung aller für die Tandemstruktur erforderlichen Schichten. „Die ersten wichtigen Meilensteine sind im Mai 2025 fällig. Dazu gehören die Lebenszyklusanalyse, die Prozessentwicklung für die Laserstrukturierung und die Serienverschaltung, die Optimierung der Perowskit-Bandlücke und die Entwicklung von Recyclingstrategien“, so Stegemann.
Entwickelt wird ein kostengünstiger Rolle-zu-Rolle-Prozess mit Inline-Qualitätskontrolle. Solche industriekompatiblen Produktionsmethoden sollen die Technologie für eine spätere Skalierung positionieren. Darüber hinaus umfasst das Arbeitspaket eine Recyclingstrategie und eine Überprüfung der Endanwendungen, die ökologische, soziale und wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen.
Zu den Teilnehmern gehören das in Deutschland ansässige Materialunternehmen Solaveni, eine Tochtergesellschaft des polnischen Unternehmens Saule Technologies, das italienische Perowskit-Startup Greatcell Solar Italia Societa‘ A Responsabilita‘ Limitata (jetzt bekannt als Halocell Europe), der in der Schweiz ansässige Spezialist für Labormaterialien Solaronix und zwei Unternehmen in Österreich: DePro Control, ein Anbieter von Vakuumabscheidungstechnologie, und Sunplugged Solare Energiesysteme, ein CIGS-Spezialist.
Darüber hinaus sind die folgenden Forschungsgruppen beteiligt: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie und Humboldt-Universität Berlin, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin), Niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung (TNO), Oxford Brookes University in Großbritannien, Semilab Felvezeto Fizikai Laboratorium Zartkoruen Mukodo Reszvenytarsasag (Semilab) in Ungarn, Universität Rom Tor Vergata, Universität Innsbruck und Korea Institute of Energy Research (KIER).
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