Die herkömmlichen Herstellungsverfahren für Perowskit-Silizium-Tandemzellen basieren auf Lösungsmitteln, die unter anderem Herausforderungen hinsichtlich der Löslichkeit der Ausgangsmaterialien, ihrer Toxizität sowie der Homogenität und Kompatibilität einzelner Prozessschritte mit sich bringen. Dem Freiburger Forschungsteam ist es nun gelungen, diese Probleme vollständig zu umgehen und einen nachhaltigeren sowie potenziell besser skalierbaren Herstellungsprozess zu entwickeln.

Die Forschenden um Mohamed A. A. Mahmoud und Dr. Juliane Borchert stellten die Perowskitschicht mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD) und weiterer lösungsmittelfreier, industriell skalierbarer Verfahren her. Für ein besseres Verständnis der Kristallbildung während der Abscheidung und des anschließenden Temperprozesses überwachte das Forschungsteam den Prozess in Kooperation mit der MLU Halle per In-situ-Röntgendiffraktometrie (XRD). Darüber hinaus untersuchten die Forschenden den Einfluss der Oberflächenstruktur von Siliziumsubstraten auf die Bildung der Perowskitschicht.

So gelang dem Team die Entwicklung der weltweit ersten vollständig lösungsmittelfrei hergestellten Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle. Diese Umsetzung und die neuen Erkenntnisse über die Kristallisationsprozesse bilden eine wichtige Grundlage für die weitere Optimierung der Technologie und ihre zukünftige industrielle Umsetzung.

Mehr Informationen zu dem Projekt gibt es in der Pressemitteilung der Universität Freiburg und dem Artikel in Joule.