Neuer Sonnensimulator für die Charakterisierung von Perowskit-Silizium-Photovoltaikmodulen

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE leitet ein Projektkonsortium, das sich auf die Entwicklung von Verfahren zur genauen Bestimmung der Effizienz von Perowskit-Silizium-Photovoltaikmodulen konzentriert. Ziel ist es, den Weg für eine industrielle Umsetzung zu ebnen.

Industrieunternehmen auf der ganzen Welt bereiten gerade die industrielle Fertigung von Perowskit-Silizium-Photovoltaik vor. Stefan Glunz, Abteilungsleiter für Photovoltaik Technologien am Fraunhofer ISE, betont, wie wichtig es ist, für diese aufstrebende Technologie möglichst bald präzise und reproduzierbare Messungen bereitzustellen. Dadurch kann ein objektiver Wettbewerb ermöglicht werden.

Neue Entwicklungen in der Charakterisierung von Perowskit-basierten Tandem-Photovoltaikmodulen

In dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt "Katana" entwickelt das Konsortium Methoden zur Charakterisierung von Perowskit-basierten Tandemmodulen. Ein speziell von der Firma Wavelabs Solar Metrology Systems GmbH gebauter Sonnensimulator wird derzeit im Kalibrierlabor "CalLab PV Modules" des Fraunhofer ISE eingesetzt.

Das Forschungsteam erklärt, dass Perowskit-Tandemmodule unter Bedingungen beleuchtet werden müssen, die so genau wie möglich jenen entsprechen, unter denen sie auch bei Sonnenlicht Strom produzieren würden. Der Sonnensimulator ermöglicht dies und kann sowohl Perowskit-Silizium-Zellen im Labormaßstab als auch Module von bis zu 2,40 mal 1,30 Meter vermessen. 28 unterschiedliche spektral einstellbare Lichtkanäle machen dieses Testverfahren möglich. Darüber hinaus ermöglicht der Simulator die Charakterisierung von Mehrfachsolarzellen und -modulen aus verschiedenen Materialien.

Fraunhofer ISE weist darauf hin, dass klassische Blitzlicht-Simulatoren (auch als "Flasher" bekannt) aus der Silizium-Photovoltaik für die Effizienzbestimmung von Perowskit-basierten Tandem-Photovoltaikmodulen nicht geeignet sind. Diese können das Lichtspektrum, das die Tandemzellen in Strom umwandeln, nicht variabel auf die Technologie einstellen. Zudem ist die Beleuchtung durch einen Flasher zeitlich nicht ausreichend, um die Effekte zwischen den Teilzellen zu berücksichtigen. Stattdessen müssen Solarzellen und -module unter Dauerlicht getestet werden. Bisher waren dafür aufwändige und wetterabhängige Außentests erforderlich.

Nach Angaben von Wavelabs stellt der neue Sonnensimulator einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu einem standardisierten Kalibrierverfahren für Perowskit-Silizium-Tandemmodule dar. Der Simulator kann nicht nur die Standardlichtspektren simulieren, sondern auch das Licht zu verschiedenen Tageszeiten und in verschiedenen Regionen. Die Auswirkungen auf die Tandemmodule können damit genau untersucht werden. Die durch die längere Belichtung entstehende Wärme während der Modulcharakterisierung soll ab 2024 durch eine zus