Solarzellen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um und sind eine Schlüsseltechnologie für saubere Energie. Obwohl die derzeit vorherrschenden siliziumbasierten Zellen weit verbreitet sind, erforschen Wissenschaftler neue Materialien wie Perowskite, um den Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung zu erhöhen und die Kosten zu senken.
Forscher der National University of Singapore, der Jinko Solar Co., Ltd. in Zhejiang und anderer Institutionen haben in der Fachzeitschrift Nature Energy eine Arbeit veröffentlicht, die eine neue Methode mit dem molekularen Additiv 2-Mercaptobenzothiazol zur Optimierung der Leistung von Silizium-Perowskit-Tandemsolarzellen vorstellt. Tandemzellen, die Silizium und Perowskit kombinieren, versprechen höhere Wirkungsgrade, stehen jedoch vor Herausforderungen durch Defekte, die durch zu schnelle Kristallisation entstehen.
Die Forscher erklären: „Die in Tunneldioxid-Passivierungs-Kontakt-Tandemsolarzellen verwendeten dünnen Siliziumwafer haben eine geringe Wärmekapazität und eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was den Wärmetransport während der Abscheidung der Perowskit-Unterzelle beschleunigt. Dieser schnelle Wärmetransport induziert eine rasche Kristallisation der Perowskitschicht, was die Filmqualität und die Tandemleistung beeinträchtigt. Wir führen 2-Mercaptobenzothiazol ein, das eine duale Bindungsmodalität mit den organischen Kationen des Perowskits aufweist, um die Kristallisationskinetik zu steuern.“ Durch die Verlangsamung der Kristallisation erzeugt diese Methode gleichmäßigere Perowskitfilme mit weniger Defekten.
Testergebnisse zeigen, dass mit 2-Mercaptobenzothiazol behandelte Silizium-Perowskit-Tandemsolarzellen einen zertifizierten, stabilen Leistungsumwandlungswirkungsgrad von 32,76 % erreichen. Die Autoren schreiben: „Dieser Ansatz verbessert die morphologische Gleichmäßigkeit, beseitigt Hohlräume und unterdrückt die Halogenidsegregation, während gleichzeitig die nichtstrahlende Rekombination reduziert und die ratenunterstützte Rekombination von 3,2 × 105 auf 4,3 × 104 cm s−1 gesenkt wird. Die monolithische Zwei-Terminal-Perowskit/Tunneldioxid-Passivierungs-Kontakt-Tandemzelle behielt nach 1.700 Stunden Dauerbetrieb 91 % ihres anfänglichen Wirkungsgrads.“ Dieser Fortschritt trägt dazu bei, die kommerzielle Anwendung von hocheffizienten und stabilen Silizium-Perowskit-Zellen voranzutreiben.
Veröffentlichungsdetails: Autor: Ingrid Fadelli, Phys.org; Titel: „Molecular additive boosts silicon-perovskite tandem solar cell efficiency to 32.76%“; erschienen in: Nature Energy (2026).
