Forschende der National University of Singapore (NUS) haben kürzlich ein neues Dampfabscheidungsverfahren entwickelt, das die Langzeitstabilität von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen unter Hochtemperaturbedingungen deutlich verbessert. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Science* veröffentlicht.

Dem Forschungsteam gelang es erstmals, diese Dampfabscheidungstechnologie erfolgreich auf industriell texturierten Siliziumwafern anzuwenden. Diese Waferart wird aktuell für die Herstellung kommerzieller Solarzellen verwendet. Das Verfahren ermöglicht das Wachstum hochwertiger, konformer Perowskitschichten auf industriell texturierten Siliziumwafern – eine wichtige Voraussetzung für die großtechnische Solarzellenproduktion.

Teamleiter Yi Hou, Assistenzprofessor an der Fakultät für Design und Ingenieurwesen der NUS, erklärte: „Hohe Effizienz und Langzeitstabilität auf industriell texturiertem Silizium sind entscheidend für die kommerzielle Rentabilität von Tandemtransistoren.“ Die hergestellten Bauelemente erreichten einen Wirkungsgrad von über 30 %. Unter Standardtestbedingungen wiesen sie eine Betriebsstabilität von über 2000 Stunden auf. Das Perowskit-Silizium-Tandembauelement erreichte in einem anspruchsvollen Alterungstest bei 85 °C und einer Sonneneinstrahlung von 1000 Stunden eine T90-Lebensdauer von über 1400 Stunden. Dieses Ergebnis zählt zu den besten seiner Klasse hinsichtlich der Haltbarkeit und bestätigt das kommerzielle Anwendungspotenzial.

Bei der Dampfabscheidung adsorbieren organische Vorläufermoleküle nur schwer gleichmäßig auf der stark strukturierten Oberfläche industrieller Siliziumwafer, was häufig zu einer geringen Filmqualität führt. Um diese Herausforderung zu bewältigen, entwickelten die Forscher ein spezielles Molekül, das an die Siliziumoberfläche bindet, den Adsorptionsprozess organischer Moleküle optimiert und ein chemisch ausgewogenes Perowskit-Filmwachstum ermöglicht.

„Durch die Dampfabscheidung von Perowskit haben wir zwei grundlegende Herausforderungen gleichzeitig gelöst: die Kompatibilität mit realen industriellen Siliziumwafern und den stabilen Betrieb bei hohen Temperaturen“, erklärte Assistenzprofessor Hou Yi. „Dies ist der erste Nachweis dafür, dass dampfabgeschiedene Perowskit-Tandemsolarzellen die für den kommerziellen Einsatz erforderliche Langlebigkeit erreichen.“ Dieser Durchbruch in der Dampfabscheidungstechnologie ebnet den Weg für die Überführung der Laborproduktion in marktfähige Produkte. Das Forschungsteam plant, den Prozess von kleinen Zellen auf große Module zu skalieren und in eine Pilotproduktionslinie zu integrieren.

Assistenzprofessor Hou Yi erklärte: „In der nächsten Phase demonstrieren wir ein robustes Tandemmodul in Originalgröße unter realen Betriebsbedingungen. Damit kommen wir der kommerziellen Anwendung einen Schritt näher.“

Weitere Informationen: Autoren: Nengxu Li et al., Titel: „Optimale Verteilung von Perowskitdampf auf texturiertem Silizium für hochstabile Tandemsolarzellen“, veröffentlicht in: Science (2025). Zeitschrifteninformationen: Science