JinkoSolar hat mit seiner Perowskit – TOPCon Tandem-Solarzelle einen bedeutenden Fortschritt in der Photovoltaik erzielt: Eine zertifizierte Zelleneffizienz von 32,76 % und im Labortest erreichte maximale Effizienz von 33,62 % zeigen das Potenzial der Tandem-Technologie, die Lichtabsorption zu maximieren und die Wirtschaftlichkeit von Solarzellen zu erhöhen.
Seiteninhalte
- Tandem-Solarzellen: Funktionsprinzip und Effizienzpotenzial
- Zertifizierte Effizienz von 32,76 % – ein Meilenstein
- Maximale Testeffizienz von 33,62 % unter Standardbedingungen
- Stabilität und Langzeitbetrieb
- Bedeutung des MBT-Liganden für die Kristallisation
- Integration in bestehende Produktionslinien
- Technologische Hürden und Risiken bei der skalierbaren Produktion
- FAQ
- Fazit
Tandem-Solarzellen: Funktionsprinzip und Effizienzpotenzial
Tandem-Solarzellen kombinieren zwei unterschiedliche Halbleitermaterialien in einer monolithischen Struktur. Das obere Perowskit-Material absorbiert das kurzwellige Licht, während die darunterliegende TOPCon-Siliziumzelle das langwellige Spektrum nutzt. Durch diese Aufteilung wird ein größerer Teil des Sonnenspektrums in elektrischen Strom umgewandelt, was zu höheren Wirkungsgraden führt.
Zertifizierte Effizienz von 32,76 % – ein Meilenstein
Die erreichte Zelleneffizienz von 32,76 % wurde vom China National Photovoltaic Industry Metrology Test Center (NPVM) offiziell zertifiziert. Dieser Wert stellt einen Rekord für monolithische Perowskit-Silizium-Tandem-Zellen dar und belegt die Reife der Technologie für den industriellen Einsatz.
Wesentliche Kennzahlen
- Effizienz: 32,76 % (zertifiziert, 2026)
- Maximale Testeffizienz: 33,62 % unter Standardbeleuchtungsbedingungen (2026)
- Langzeitstabilität: 91 % der Anfangseffizienz nach 1.700 Stunden kontinuierlichem Betrieb (2026)
Maximale Testeffizienz von 33,62 % unter Standardbedingungen
Im Labortest erreichte die 0,925 cm² große Tandem-Zelle eine maximale Effizienz von 33,62 % bei einer offenen Zellenspannung von 1,97 V. Dieser Wert wurde unter standardisierten Beleuchtungsbedingungen gemessen und bestätigt das hohe Potenzial der Kombination aus Perowskit-Top-Device und TOPCon-Silizium-Bottom-Device.
Stabilität und Langzeitbetrieb
Ein zentrales Kriterium für die Marktreife von Solarzellen ist die Stabilität über lange Betriebszeiten. Die getestete Zelle behielt nach 1.700 Stunden kontinuierlichen Betriebs unter maximaler Leistungspunkt-Verfolgung (MPPT) bei Raumtemperatur und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit 91 % ihrer ursprünglichen Effizienz. Dieser Wert gehört zu den höchsten zertifizierten stabilisierten Effizienzen für monolithische Perowskit/TOPCon-Tandem-Solarzellen.
Bedeutung des MBT-Liganden für die Kristallisation
Ein entscheidender Innovationsschritt war die Einführung des 2-Mercaptobenzothiazol-Liganden (MBT) in die Perowskit-Vorläuferlösung. Der Ligand besitzt eine Dual-Mode-Bindungsfähigkeit – sowohl über das heterozyklische N-Atom als auch die Thiol-Gruppe (-SH). Diese ermöglicht gleichzeitige Wasserstoff- und elektrostatische Bindungen an die Formamid-Kationen (FA), stabilisiert Zwischenschritte und verlangsamt die Kristallisation. Das Ergebnis ist ein kompaktes, void-freies und einheitliches Perowskit-Film, das entscheidend zur hohen Effizienz beiträgt.
- Ligand: 2-Mercaptobenzothiazol (MBT)
- Effekt: kontrollierte Kristallisation, void-freie Schichten
- Stabilität der Perowskit-Schicht: void-free (2026)
Integration in bestehende Produktionslinien
Die Forschung betont, dass das MBT-Ligand-Verfahren direkt in großflächige, hochdurchsatz-Lösungs-Verarbeitungs-Workflows integriert werden kann. Die TOPCon-Silizium-Wafer mit einer Dicke von etwa 130 µm besitzen eine reduzierte thermische Masse und hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch die Perowskit-Schicht schnell abkühlen und kontrolliert kristallisieren kann. Diese Kompatibilität ermöglicht eine nahtlose Einbindung in bestehende industrielle Produktionslinien, ohne dass grundlegende Prozessänderungen nötig sind.
Technologische Hürden und Risiken bei der skalierbaren Produktion
Obwohl die Ergebnisse vielversprechend sind, gibt es weiterhin technologische Hürden, die bei einer großskaligen Produktion berücksichtigt werden müssen:
- Komplexität der Implementierung neuer Materialien und Liganden in etablierte Fertigungsstraßen
- Erheblicher Investitionsbedarf für Anpassungen und Qualitätskontrollen
- Notwendigkeit, die langfristige Stabilität unter realen Feldbedingungen zu verifizieren
Diese Punkte verdeutlichen, dass trotz hoher Effizienz und Stabilität weitere Entwicklungsarbeit erforderlich ist, um die Technologie vollständig in den Massenmarkt zu überführen.
FAQ
Was sind Tandem-Solarzellen?
Tandem-Solarzellen kombinieren Schichten aus verschiedenen Materialien, um eine höhere Effizienz bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Strom zu erreichen.
Fazit
Die von JinkoSolar präsentierte Perowskit-TOPCon Tandem-Solarzelle demonstriert, dass durch innovatives Design und gezielte Materialoptimierung erhebliche Effizienzgewinne möglich sind. Die zertifizierte Effizienz von 32,76 % und die im Test erreichte Höchstleistung von 33,62 % zeigen das Potenzial, die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Modulen zu steigern. Gleichzeitig unterstreicht die Einführung des MBT-Liganden die Bedeutung von Kristallisationskontrolle für die Herstellung void-freier, leistungsstarker Perowskit-Schichten. Trotz bestehender technischer Hürden bietet die Technologie eine klare Perspektive für die Integration in bestehende Produktionslinien und könnte damit die nächste Generation von Hochleistungssolarzellen prägen.
