de.wedoany.com-Bericht: Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Monash University hat eine kommerziell dimensionierte, indiumfreie Tandem-Solarzelle entwickelt, die das seltene Metall Indium durch Zinnoxid ersetzt. Die Zelle erreichte auf einem Mini-Modul von 207,9 Quadratzentimetern einen zertifizierten Wirkungsgrad von 31 %. Dieser Fertigungsfortschritt zielt darauf ab, die Produktionskosten hocheffizienter Solarmodule zu senken.
Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht und zeigen die erste leistungsstarke, kommerziell dimensionierte indiumfreie Perowskit-Tandem-Solarzelle. Die Forscher geben an, dass der Ersatz von Indium-basierten Oxiden durch Zinnoxid die Materialkosten auf etwa ein Hundertstel des Indiumpreises senkt, während die hohe Leistungsfähigkeit erhalten bleibt. Angesichts des wachsenden Solarstrombedarfs wird die Verringerung der Abhängigkeit von Indium immer wichtiger, da dieses Metall in der Elektronik weit verbreitet ist und seine begrenzte Verfügbarkeit eine Herausforderung für die Massenproduktion darstellt.
Professor Yuan Cheng vom Suzhou Campus der Monash University und der Fakultät für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik erklärte, dass dieser Erfolg zeige, dass die Technologie über den Labormaßstab hinausgehen könne. Er wies darauf hin, dass dieser Durchbruch angesichts der Tatsache, dass die Kosten für Zinn nur ein Hundertstel derer von Indium betragen, ein neues Materialparadigma und einen äußerst gangbaren technischen Weg für kostengünstige, nachhaltige und skalierbare Tandem-Photovoltaik-Bauelemente eröffne. Dies sei von großer strategischer Bedeutung für die Industrialisierung und die Terawatt-Installation der nächsten Generation hocheffizienter Photovoltaik-Technologien.
Die Forscher ersetzten Indium durch Zinnoxid mittels eines niederenergetischen reaktiven Plasmaabscheidungsverfahrens und stellten so die Tandem-Solarzelle her. Diese Zelle erreichte nicht nur einen zertifizierten Wirkungsgrad von 31 % auf einem kommerziell dimensionierten Mini-Modul, sondern wies auch eine verbesserte Haltbarkeit auf. Laut dem Team bestanden die Bauelemente Tests unter hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit und über drei Monate im Außeneinsatz, während sie ihre hohe Leistungsfähigkeit beibehielten. Professor Cheng betonte, dass ein Wirkungsgrad von über 30 % bei einem kommerziell dimensionierten Tandem-Modul ein bedeutender technologischer Meilenstein sei.
Das Forschungsteam entwickelte ein reaktives Plasmaabscheidungsverfahren (RPD) für Zinnoxid-Dünnschichten (SnOx) als Verbindungsschicht und erzielte auf einer Fläche von 1 Quadratzentimeter einen zertifizierten Wirkungsgrad von 33,6 %. Durch die Ausweitung der Anwendung von RPD-SnOx auf die vorderen und hinteren transparenten Elektroden gelang die Herstellung einer indiumfreien Tandem-Solarzelle. Die Technologie wurde auf ein Mini-Modul von 207,9 Quadratzentimetern skaliert, das einen zertifizierten Wirkungsgrad von 31,0 % erreichte.
Die Studie wurde von einem Team unter der Leitung von Professor Yuan Cheng von der Monash University, den Professoren Xiaohong Zhang und Xinbo Yang von der Soochow University, Dr. Zijia Li von der Chint New Energy Technology Co. Ltd sowie Forschern mehrerer Universitäten und Partner aus der Photovoltaik-Industrie durchgeführt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.
