Effiziente Perowskit/Perowskit Tandemsolarzellen mit reduzierten Rekombinationsverlusten und erhöhter Stabilität durch innovative Analyse der Einzelzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Steve Albrecht; Dr. Felix Lang, seit 8/2023; Professor Dr. Thomas Riedl; Professor Dr. Henry Snaith, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424709669

Die jüngsten Verbesserungen der Effizienz von Metallhalogenid-Perowskiten ermöglichen die Realisierung von Perowskit-Tandemsolarzellen mit Wirkungsgraden oberhalb der Shockley-Queisser-Grenze für Einzelsolarzellen. Der Wirkungsgradrekord für die sehr vielversprechenden monolithischen Perowskit-Perowskit-Tandemzellen liegt derzeit bei 26,4 % und verschiedene theoretische sowie semi-empirische Abschätzungen geben Werte von weit über 30 % an.In der vorgeschlagenen zweiten Projektphase des erfolgreichen Projekts HIPSTER arbeiten die gleichen vier Partner wie in der ersten Phase zusammen: das Helmholtz-Zentrum (HZB), die Universität Oxford (UOx), die Universität Potsdam (UPo) und die Universität Wuppertal (UWu) wollen die Charakterisierung und das Verständnis dieser Tandem-Solarzellentechnologie auf die nächste Stufe heben. Die Arbeiten in der zweiten Phase werden sich dem Verständnis und der Unterdrückung von Instabilitäten in der Zusammensetzung und den allgemeinen Degradationsmechanismen sowie der weiteren Reduzierung der nicht-strahlenden Rekombinationsverluste widmen. Während das Team in der ersten Phase bereits bewiesen hat, dass es in der Lage ist, verschiedene Verluste der Teilzellen durch detaillierte Analysen aufzuzeigen und hocheffiziente Tandemsolarzellen zu entwickeln, muss in der zweiten Phase die photo-chemische Stabilität der Perowskit-Absorber analysiert und weiter verbessert werden. Die Arbeiten zur Stabilität werden durch innovative Charakterisierungsmethoden ergänzt, wie z. B. die Charakterisierung von Teilzellen direkt in Tandemsolarzellenaufbauten, um die Rekombination und die ionischen Verluste von verschiedenen Grenzflächen und Kontaktmaterialien direkt innerhalb des Tandemstapels zu quantifizieren. Auf diese Weise wird das Team in der Lage sein, die am besten geeigneten Kontakt-, Verbindungs- und Zwischenschichtmaterialien sowie Passivierungsstrategien für höchste Tandem-Wirkungsgrade zu identifizieren. Letztendlich wird angestrebt, durch fortschrittliche Analysen und konsequente Reduzierung der Verlustmechanismen stabile monolithische Perowskit-Tandem-Bauelemente zu demonstrieren, um Wirkungsgradwerte von Tandem-Solarzellen auf Perowskit-Silizium-Basis zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2196: Perowskit-Halbleiter: Von fundamentalen Eigenschaften zur Anwendung
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Martin Stolterfoht, bis 7/2023