Um den dringenden Bedarf an einer globalen sauberen Energiewende zu decken, gelten Tandem-Solarzellen als Schlüsseltechnologie der nächsten Generation, die das Potenzial hat, die Umwandlungseffizienz von Solarenergie erheblich zu steigern. Wissenschaftler der Wai Jieyi Interdisciplinary Research Institute (WJYSIS) der Lingnan University und ihrer Kooperationspartner haben kürzlich eine neuartige Grenzflächenstruktur entworfen, die Energieverluste wirksam reduziert und bestehende Grenzen von Perowskit-Solarzellen in Bezug auf die Spannung überwindet, wodurch die Leistung bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität verbessert wird. Die entsprechenden Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
Das Forschungsteam, bestehend aus Professor Chen Xi, dem Dekan des WJYSIS der Lingnan University, Assistenzprofessor Professor Wu Shengfan und Forschern der City University of Hong Kong, entwickelte eine neue Methode zur Konstruktion einer lokalen 2D/3D-Struktur innerhalb der Perowskit-Solarzelle. Dies reduziert Energieverluste und verbessert gleichzeitig die Ladungsträgerextraktionseffizienz und die Qualität des Grenzflächenkontakts. Durch die Tandem-Solarzellentechnologie absorbiert das obere Material kurzwelliges Licht und das untere Material langwelliges Licht. Diese Konfiguration erhöht die Lichtnutzungseffizienz erheblich.
Diese Technologie optimiert die Leistung der Solarzelle in mehrfacher Hinsicht. Sie verbessert die Qualität der dünnen Schicht, ermöglicht ein gleichmäßigeres Wachstum des lichtabsorbierenden Materials und reduziert inhärente Defekte. Darüber hinaus wird die Defektdichte an der Grenzfläche deutlich verringert, was unerwünschte Energieverluste unterdrückt und Spannungsverluste minimiert. Die verbesserte Ausrichtung der Energiebänder fördert ebenfalls eine effizientere Ladungsträgerextraktion.
Das Team hat erfolgreich hocheffiziente und stabile Breitbandlücken-Perowskit-Solarzellen hergestellt und dabei mehrere Leistungsrekorde aufgestellt. In Langzeittests behielten die Zellen nach 700 Stunden kontinuierlichem Betrieb noch über 95 % ihrer Effizienz bei, und es wird erwartet, dass die Effizienz nach 1800 Stunden über 90 % liegen wird. Basierend auf dieser Technologie erreichte die Perowskit-Organik-Tandem-Solarzelle einen Leistungsumwandlungswirkungsgrad von 27,11 %, was im oberen Bereich für Zellen dieser Art liegt.
Professor Wu, korrespondierender Autor der Studie, sagte: „Diese Errungenschaft basiert auf unserer kontinuierlichen Forschung im Bereich Grenzflächenengineering und Tandem-Photovoltaik. Sie legt eine solide Grundlage für großflächige Anwendungen. Wir werden die Kommerzialisierung der Technologie vorantreiben, um hocheffiziente und stabile Energielösungen in Produkte umzuwandeln, die den Klimaherausforderungen und Energiebedürfnissen gerecht werden und so zur nachhaltigen Entwicklung der Gesellschaft beitragen.“
Professor Chen Xi sagte: „Die Lingnan University fördert in den letzten Jahren aktiv interdisziplinäre Forschung. Dieser Durchbruch zeigt die Stärke und das Engagement der Universität bei der Bewältigung globaler Energieherausforderungen und der Entwicklung sauberer Energietechnologien. Das Team wird weiterhin Innovationen in praktische Lösungen umwandeln, um den globalen Übergang zu einer grünen, kohlenstoffarmen Zukunft zu unterstützen.“
Veröffentlichungsdetails: Autor: Lingnan University; Titel: „Novel interfacial structure achieves highly efficient, stable tandem solar cells“; veröffentlicht in: „Nature Communications“ (2026); Zeitschrifteninfo: „Nature Communications“.
