SI/502834

Publikationen / Ergebnisse

Dieser Zwischenbericht (Ende des ersten Projektjahres) fasst den Beitrag des Centre d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) zum HyPer-Projekt („Hybrid Approach for Perovskite-Silicon Tandem Solar Cells“) zusammen. Das HyPer-Projekt zielt darauf ab, hocheffiziente und stabile 2-polige Perowskit-/Silizium-Tandemsiliziumsolarzellen zu industrialisieren, indem skalierbare Abscheideverfahren für großflächige Bauelemente entwickelt werden. Das übergeordnete Ziel besteht darin, den Technologiereifegrad von TRL 4 auf TRL 6 zu erhöhen, indem ein Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung von >30 % auf Silizium- Heterojunction-Wafern (SHJ) im M10-Format (>250 cm² aktive Fläche) mit industriell relevanten Verfahren demonstriert wird. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Anpassung des hybriden Zweistufen-Perowskitabscheideverfahrens - Verdampfung eines anorganischen Gerüstes gefolgt von der Applikation eines Organohalid - Precursors - an Prozesse, die mit großen Wafern und hohem Durchsatz kompatibel sind. Drei skalierbare Zweitschritt-Verfahren (Inkjet-Druck, Slot-Die-Beschichtung und Close-Space-Sublimation) werden miteinander verglichen, um eine gleichmäßige, hochwertige Perowskitschicht auf texturierten Siliziumsubstraten sicherzustellen. Die Erreichung dieser Ziele wird helfen, zentrale Engpässe bei der Skalierung zu überwinden und über kleinflächige, spin-beschichtete Bauelemente hinauszugehen, die derzeit die Rekordwirkungsgrade dominieren. Ein zweites zentrales Ziel ist die Verbesserung der Betriebsstabilität von Perowskit-Silizium-Tandems. HyPer strebt <5 % relative Degradation nach 3000 Stunden Feuchte-Wärme-Belastung (85 °C / 85 % r. F.), 600 Temperaturzyklen (−40 bis 85 °C) und >2000 Stunden Lichtbelastung an und zielt letztlich auf <1 % absolute jährliche Degradation unter Außenbedingungen in Mitteleuropa ab. Dies soll durch die Entwicklung stabilerer Formamidinium (FA)- basierter Perowskitformulierungen, die Unterdrückung von Defektmigration und Phasensegregation, die Implementierung verbesserter Transportschichten (einschließlich räumlicher ALD-SnO2-Pufferschichten) sowie durch eine robuste Glas-Glas-Kapselung erreicht werden. Diese Material-, Interface- und Verkapselungsinnovationen erhöhen die Zuverlässigkeit und belegen die Praxistauglichkeit der Technologie. Das Projekt steht in engem Einklang mit dem CETPartnership-Call zu fortgeschrittenen erneuerbaren Energietechnologien und adressiert Effizienz, Kostenreduktion und technologische Souveränität Europas. Durch die Ermöglichung skalierbarer, leistungsstarker Tandemfertigung unterstützt HyPer direkt den Ausbau kostengünstiger, sauberer Elektrizität und verringert die Abhängigkeit von nicht-europäischen PV-Lieferketten. Das Konsortium setzt zudem auf ausgewogen zusammengesetzte Forschungsteams und verfolgt einen Open-Science-Ansatz mit rascher Ergebnisverbreitung, Open-Access- Publikationen und öffentlicher Bereitstellung von Stabilitätsdaten aus Labor- und Außentests. Zusammengenommen schaffen diese Fortschritte einen glaubwürdigen Pfad hin zu kommerziellen Perowskit/Silizium-Tandemmodulen und tragen zu den langfristigen Zielen der Schweiz und Europas in den Bereichen erneuerbare Energie und Energiesicherheit bei.