Fraunhofer ISE: Perowskit-Solarmodule genau vermessen

Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE will mit einem Forschungsprojekt dazu beitragen, die Effizienz von Perowskit-Solarmodulen genauer als bisher bestimmen zu können. Ein Projektkonsortium unter seiner Leitung entwickelt deshalb im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima BMWK geförderten Projekt »Katana« Verfahren zur Charakterisierung von Perowskit-basierten Tandemmodulen. Wie das ISE mitteilte, ist der dafür von der Firma Wavelabs Solar Metrology Systems GmbH gebaute Sonnensimulator nun beimForschungsinstitut im Einsatz.

»Es ist wichtig, für die aufstrebende Technologie möglichst bald hoch präzise und reproduzierbare Messungen zur Verfügung zu stellen, damit es einen objektiven Wettbewerb geben kann,« sagt Prof. Dr. Stefan Glunz, Bereichsleiter für Photovoltaik Technologien am Fraunhofer ISE.

Um Perowskit-Tandemmodule vermessen zu können, benötigt es ein umfassendes Verständnis der darin verbauten Solarzellen. Dr. Martin Schubert, Leiter des Projekts am Fraunhofer ISE, erklärt zu Perowskit: »Alle Zellschichten müssen von unterschiedlichen Lichtquellen unter möglichst genau den Bedingungen angestrahlt werden, unter denen sie auch bei Sonnenlicht Strom produzieren würden, um dann Aussagen über den Wirkungsgrad der Gesamtzelle und des Moduls machen zu können.«

Sonnensimulator operiert mit großem Wellenbereich

Der Sonnensimulator will genau das schaffen. Er vermisst Perowskit-Silicium-PV-Zellen im Labormaßstab ab 5 mal 5 Millimetern bis hin zum PV-Modul von 2,40 mal 1,30 Metern. 28 unterschiedliche spektral einstellbare Lichtkanäle, verteilt auf 40 Lichtquellen mit insgesamt 18400 LEDs seien durch den sehr großen Wellenlängenbereich von 320 bis 1650 Nanometern weltweit einmalig.

»Mit dieser Technologie können wir jenseits der Standardspektren auch das Licht zu beliebigen Tageszeiten und Regionen simulieren, so dass man deren Einfluss auf Tandemmodule untersuchen kann.« Das sagte Falko Griehl, Projektleiter für den Sonnensimulator SINUS-3000 Advanced bei Wavelabs. Die durch die längere Ausleuchtung entstehende Wärme während einer Modul-Charakterisierung gleiche ab 2024 eine zusätzlich installierte Klimakammer aus.

Hersteller von Perowskit-Solarzellen Oxford PV ist assoziierter Partner im Projekt Katana. »Die Entwicklung einer neuen Kalibrierungsmöglichkeit zur genauen Leistungs-Bestimmung von Perowskit-Silizium-Zellen und -Modulen wird hochwertige, unabhängige Messungen dieser Technologie ermöglichen. Wir freuen uns, die breitere PV-Branche durch die Mitfinanzierung dieses Projekts zu unterstützen,“ sagt Dr. David Bushnell, Leiter der Test- und Messabteilung von Oxford PV.

Bei Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen und -modulen können zur Effizienzbestimmung nicht ohne weiteres die klassischen Blitzlicht-Simulatoren (Flasher) aus der Silicium-Photovoltaik zum Einsatz kommen. Ein Grund sei, dass diese das Lichtspektrum, das die Tandemzellen in Strom umwandeln, nicht variabel auf die Technologie einstellen können. Außerdem reiche die „blitzartige“ Beleuchtung durch einen Flasher zeitlich nicht aus, um die Effekte zwischen den Teilzellen zu berücksichtigen. Für das metastabile Verhalten der Perowskit-Technologie sei es ferner notwendig, die Solarzellen und -module unter Dauerlicht zu testen. Bisher musste die Effizienz von Perowskit-basierten Tandemmodulen deshalb in aufwendigen und wetterabhängigen Außentests gemessen werden.

22.5.2023 | Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH