Hocheffiziente und stabile Zinn-Perowskit-Solarzellen und -Module

Im Projekt »SMARTLINE PV« sollen Zinn-Perowskit-Solarmodule mit individuell anpassbaren Farben für eine Anwendung der MorphoColor®-Technologie auf flexiblen Substraten entwickelt werden. Wesentliche FuE-Aktivitäten der Projektbeteiligten konzentrieren sich darauf, Module unter Verwendung von Glas- und flexiblen PET-Oberflächen herzustellen, die nur geringe Effizienzverluste im Vergleich zu den Prototypen im Labormaßstab aufweisen, und diese Module in Fassadenelemente und Dachziegel zu integrieren.

Ausgangslage

Die MorphoColor®-Technologie wurde ursprünglich für strukturiertes Glas entwickelt und findet hauptsächlich in der siliziumbasierten Photovoltaik Anwendung. Durch einen gesputterten Dünnschichtfilter sowie mikrostrukturierte Substrate ermöglicht MorphoColor® die Herstellung hocheffizienter, farbiger Module. Die neueste Weiterentwicklung ermöglicht die Anwendung auf mikrostrukturierter Folie und soll die Einsatzmöglichkeiten integrierter, farbiger PV erhöhen. Während die glasbasierte Variante bereits auf dem Markt erhältlich ist, befindet sich die Folienversion von MorphoColor® noch in der Entwicklungsphase. 

Ziel

Zusammen mit dem Unternehmen temicon, das auf Mikro- und Nanostrukturen für funktionale Oberflächen spezialisiert ist, soll die MorphoColor®-Technologie auf flexiblen mikrostrukturierten Substraten weiterentwickelt werden, um leichte und farbenfrohe Perowskitmodule für innovative und effiziente Photovoltaiklösungen zu ermöglichen.

Ein Ziel ist es, die gesputterte Beschichtung optisch an die Zinn-Perowskit-Technologie anzupassen, um optimale Farben zu erreichen und Effizienzverluste zu minimieren. Die für flexible Substrate geeignete MorphoColor®-Technologie soll dabei so gestaltet werden, dass sie in die Perowskitmodultechnologie laminiert werden kann. Zudem soll eine MorphoColor®-Beschichtung mit leitfähigen Materialien entwickelt werden. Diese Beschichtung soll sowohl als transparenter, leitfähiger Frontkontakt als auch als Farbfilter dienen und in die Solarzelle integrierbar sein, was die Anzahl der Fertigungsschritte reduzieren würde.

Lösung

Um das Projektziel zu erreichen, haben wir zunächst die optischen Daten der Sn-Perowskit-Solarzelle erfasst, und die blauen sowie terrakottafarbenen MorphoColor®-Beschichtungen an deren Zellstruktur angepasst. Für Laminierungstests und um den Solarmodul-Demonstrator zu testen, haben wir eine flexible, terrakottafarbene MorphoColor®-Beschichtung in Solardachziegeln getestet (siehe Bild). Um eine integrierte, leitfähige MorphoColor®-Beschichtung zu erzielen, wurden Interferenzstapel unter Verwendung von gesputtertem ITO hergestellt. Auf diesen Stapelsystemen testen wir derzeit Perowskitmaterial.

• TU Graz
• Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
• Helmholtz Zentrum Berlin
• Cea liten
• FilBau S.R.O
• Comtes FHT
• Ino GmbH
• Halocell
• temicon GmbH
• Bifa Umweltinstitute GmbH
• Joanneum Research Forschungsgesellschaft
• Terran TETOCSEREP GYARTO KFT
• Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives

Dieses Projekt hat eine Finanzierung aus dem Horizont-Europa-Rahmenprogramm (HORIZON) für Forschung und Innovation unter dem Fördervertragsnummer 101122327 erhalten.