Tandemsolarzellen aus Perowskit sind wegen ihrer geringen Herstellungskosten und der Möglichkeit, den theoretischen Wirkungsgrad von Einzelschicht-Solarzellen zu übersteigen, von großem Interesse. Nach wie vor bestehen jedoch wissenschaftliche und technische Herausforderungen, insbesondere im Hinblick auf die Stabilität und die zukünftige Massenproduktion. Um die Homogenität des Perowskit-Absorbers und die Grenzflächenqualität zu verbessern und damit die Leistung der Solarzellen zu steigern, müssen neuartige Ladungstransportmaterialien entwickelt werden.
Der Physiker Dr. Felix Lang, Leiter der ROSI Group an der Universität Potsdam und Co-Erstautor des Artikels, sowie Mitglieder der PotsdamPero Group unter der Leitung von Dr. Martin Stolterfoht haben zur Studie beigetragen, in der eine neuartige selbstorganisierende Monolage (self-assembled monolayer, SAM) entwickelt wurde. Dieses SAM fungiert als Lochtransportmaterial in Perowskit-Solarzellen, bei denen die Perowskitschicht in der Regel zwischen einer Lochtransportschicht und einer Elektronentransportschicht eingebettet ist. Es besitzt eine einzigartige räumlich verzerrte Struktur, die das Wachstum großflächiger Perowskitlagen erleichtert. Gleichzeitig werden die Fähigkeiten zum Ladungstransport und zur Ladungsextraktion an der Grenzfläche zur Perowskitschicht verbessert. „Das kann man durch eine Aufnahme der Elektrolumineszenz veranschaulichen (siehe Abbildung), also indem man die Solarzelle als LED betreibt“, erklärt Felix Lang. Das neue Monolagen-Material ermöglicht die Herstellung von Perowskit/Perowskit-Tandemsolarzellen mit einer zertifizierten Weltrekord-Effizienz von 26,4 Prozent.
Link zur Publikation: He, R., Wang, W., Yi, Z., Lang F. et al. & Zhao, D. All-perovskite tandem 1 cm2 cells with improved interface quality. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05992-y