Rationally Designed Thin Contact Layers enabling Large-Scale Perovskite-on-Silicon Tandem Photovoltaics (RADICALS)

Beschreibung

RADICALS zielt darauf ab, wesentliche Beiträge zu leisten, indem PK/Si Tandemzellen demonstriert werden, die i) Wirkungsgrade von >30 % auf >100 cm2 und ii) eine lange Betriebslebensdauer bei landläufigen Bedingungen im Aussenbereich erreichen. Dazu werden wir zunächst ein tiefgreifendes Verständnis der Wirkprinzipien und optimalen Wachstumsbedingungen der PK-Materialien und Kontakte entwickeln. Konkret werden wir uns auf selbstorganisierte Monolagen (SAM) als Kontakte konzentrieren, aufgrund ihres geringen Materialverbrauchs, selbstorganisierendem Wachstum und vielfältigen Möglichkeiten der Modifikation von Eigenschaften durch unterschiedliche Synthesen.

Die Untersuchung dieser Materialfamilie wird auch die Entwicklung innovativer Modellierungs- und Charakterisierungsmethoden erfordern. Basierend auf diesem Verständnis werden wir dann neue Klassen von SAM-Materialien entwickeln, um Leistung und Stabilität der Zellen zu verbessern, zunächst für Prototypen im kleinen Maßstab. Anschließend werden wir das Abscheiden der neu entwickelten SAM- und PK-Materialien hochskalieren, mit dem Ziel einer hohen Abscheiderate, Robustheit gegenüber Defekten, Reproduzierbarkeit und hoher Beschichtungsqualität auf M6-Si-Substraten (17x17cm2, Si-Industriestandard). Die PV-Zellen im kleinen und großen Maßstab werden dann verschiedenen Betriebsbelastungen ausgesetzt. Hier werden beschleunigte Labortests – z.B. bei erhöhter Betriebstemperatur und Beleuchtungsintensität – mit Feldversuchen verglichen um die Verlässlichkeit beschleunigt zu bestimmen (z.B. 1 Monat statt 1 Jahr) und kritische Degradationspfade zu identifizieren und zu mildern.