20 Prozent mehr Strom aus bifazialen Zellen
National Renewable Energy Laboratory macht Rückseite von Perowskit-Photovoltaik produktiv
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Hightech-Prototyp der neuen bifazialen Solarzelle auf Perowskit-Basis (Foto: nrel.gov ) |
Golden (pte003/20.07.2023/06:10)
Bis zu 20 Prozent mehr Strom als eine normale Perowskit-Solarzelle produziert eine Zelle auf der Basis des gleichen Materials, die sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite einfallendes Licht in Strom umwandelt. Diese sogenannte bifaziale Zelle von Forschern des National Renewable Energy Laboratory verwertet direkt einfallendes und vom Hintergrund, etwa einer weißen Wand, reflektiertes Sonnenlicht. Die Herstellungskosten seien, wenn die Zelle einmal industriell gefertigt wird, höher als die eines einfachen Moduls. Durch die Mehrproduktion an Strom sei dennoch eine höhere Wirtschaftlichkeit zu erwarten.
Beide Seiten fast ebenbürtig
Den Forschern um so Kai Zhu ist es gelungen, eine Solarzelle herzustellen, bei der der Wirkungsgrad bei Beleuchtung von beiden Seiten nahe beieinander liegt. Der im Labor gemessene Wirkungsgrad der Frontbeleuchtung hat über 23 Prozent erreicht. Bei der hinteren Beleuchtung ist der Wirkungsgrad bei etwa 91 bis 93 Prozent der Frontbeleuchtung gelegen.
Da die Intensität des reflektierten Lichts deutlich geringer ist als die des direkt einfallenden dürfte der Wirkungsgrad deutlich unter 40 Prozent liegen, was dennoch rekordverdächtig ist. Bifaziale Zellen sind auch für die sogenannte Agriphotovoltaik geeignet, bei der auf der gleichen Fläche Strom erzeugt und Landwirtschaft betrieben wird. Bei dieser Doppelnutzung werden die Zellen oft senkrecht aufgestellt.
Optimierung durch Simulation
Vor dem Bau der Zelle haben sich die Forscher auf optische und elektrische Simulationen verlassen, um die Dicke der fotoelektrisch aktiven Schichten zu bestimmen. Auf der Vorderseite der Zelle muss sie dick genug sein, um möglichst viele Photonen aus einem bestimmten Teil des Sonnenspektrums zu absorbieren. Fällt sie zu dick aus, verlieren sich die Photonen darin, ohne Strom zu erzeugen. Auf der Rückseite der Zelle hat das Team per Computersimulation die ideale Dicke der hinteren Elektrode bestimmt, um Widerstandsverluste zu minimieren.
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