ZHAW-Team stellt neues Konzept für Perowskit-Solarzellen vor
Mit Memsol entwickelte das Team Neuartige Halbleiterbauelemente des ZHAW Institute of Computational Physics (ICP) einen neuen Ansatz einer Perowskit-Solarzelle, wodurch diese weniger anfällig für Schäden durch Spannung werden. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Nature publiziert.
Perowskit-Solarzellen haben grosses Potenzial, sich zur Photovoltaik-Technologie der Zukunft zu entwickeln. Solarmodule aus Perowskit-Materialien weisen aber eine Schwachstelle auf, wenn sie zum Teil im Schatten stehen. In dieser Situation blockiert eine verschattete Zelle den Strom, was zu einem Spannungsaufbau durch die weiterhin im Licht stehenden Zellen führt. Als Folge können sogenannte «Hotspots» auftreten, welche die verschatteten Zellen beschädigen.
Verschattete Zellen umgehen
Das Team Neuartige Halbleiterbauelemente des ICP, um Projektleiter Wolfgang Tress und Mahdi Mohammadi, Fuxiang Ji, Tristan Sachsenweger, Kazem Meraji und Sharun Parayil Shaji, stellen mit Memsol einen neuen Ansatz vor, der dieses Problem vollständig löst. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden in der Fachzeitschrift Nature unter dem Titel «Integrated memristor for mitigating reverse-bias in perovskite solar cells» publiziert. Wie der Titel bereits sagt, schützt in der Lösung ein integrierter Memristor, ein elektrisches Schaltelement, die Solarzelle und dient als Bypass-Element. Bei einer Teilverschattung öffnet der Memristor einen Strompfad durch die verschattete Zelle, um den Spannungsaufbau zu vermeiden. Im normalen Photovoltaikbetrieb ist der Memristor ausgeschaltet und beeinträchtigt die Leistung nicht.
Tests im Labormassstab zeigen, dass Memsol stabil bleibt und automatisch zwischen dem Bypass-Zustand und dem Betrieb der Solarzelle umschaltet. Dabei wurden im Vergleich zu Solarzellen ohne Memristoren keine Leistungseinbussen festgestellt. Das Konzept von Memsol soll nun in grossflächigen Solarmodulen implementiert werden, was ein grosser Schritt zur Kommerzialisierung von Perowskit-Solarzellen bedeuten würde. Die Skalierbarkeit und die Integration in reale Solarmodule müssen in nächsten Schritten nachgewiesen werden. Dafür führt das Team verschiedene Tests an einem Solarmodul mit grösserer Fläche durch.
