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Die Karl-Scheel-Sitzung
der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin

Die Karl-Scheel-Sitzung der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin ist dem Gedenken an den
Geheimrat Karl Scheel gewidmet und findet einmal im Jahr anläßlich der Verleihung des
Karl-Scheel-Preises der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin statt.


Zum Archiv der Karl-Scheel-Sitzungen

Informationen über Karl Scheel



Die Karl-Scheel-Sitzung 2019
der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin

Im Rahmen der Karl-Scheel-Sitzung 2019 wird

 

Herrn Prof. Dr. Steve Albrecht,

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie,

 

der Karl-Scheel-Preis 2019 verliehen.

 

Der Preisträger hält einen Vortrag über seine Forschungsergebnisse.

Im Anschluss erfolgt die Verleihung des Karl-Scheel-Preises an den Vortragenden.


Titel, Termin, Moderation und Ort:
Titel: Hocheffiziente Tandemsolarzellen mit Absorbern aus
Metall-Halogenid-Perowskiten 
Termin: Freitag, 28. Juni 2019, 17 c.t. Uhr 
Moderation: Martin Wolf, Physikalische Gesellschaft zu Berlin 
Ort: Magnus-Haus
Am Kupfergraben 7
10117 Berlin 

Zusammenfassung:

Jüngst haben organisch-anorganische Halbleitermaterialien der Metall-Halogenid-Perowskite (z. B. Methylammonium-Bleiiodid) Aufsehen durch rasante Effizienzsteigerungen in Solarzellen erregt. Diese Technologie hat sich in nur zehn Jahren von niedrigen 3,8% auf erstaunliche 23,7% Wirkungsgrad entwickelt. Perowskite bieten dabei den Vorteil der Prozessierung aus Lösung bei niedrigen Temperaturen und könnten dementsprechend in Zukunft relativ kostengünstig hergestellt werden. Weiterhin zeichnet sich diese Materialklasse durch eine hohe Qualität der optoelektronischen Eigenschaften aus. Durch die komplementäre und relativ flexible Anpassung der Absorption zu anderen Photovoltaikmaterialien, wie beispielsweise kristallines Silizium, ist eine Perowskit/Silizium-Tandemsolarzelle hochinteressant. Derartige Tandemsolarzellen ermöglichen die Reduktion der spektralen Verluste, welche bei Einzelsolarzellen über 50% liegen und unvermeidbar sind, und somit ein theoretisch höheres Wirkungsgradpotential.

 

Die Materialeigenschaften von Metall-Halogenid-Perowskiten für die Photovoltaik werden zusammen mit den jüngsten Entwicklungen der Perowskit/Silizium-Tandemtechnologie vorgestellt. In den letzten Jahren haben wir die erste monolithische Perowskit/Silizium-Heteroübergang-Tandemsolarzelle entwickelt. Mittels dreidimensionaler optischer Simulationen, dem Einsatz neuer Kontaktschichten und weiteren optischer Optimierung, speziell durch den Stromangleich beider Teilzellen, konnte der Tandem-Wirkungsgrad auf 26% gesteigert werden. Weiterhin wurde der Einsatz einer Lichtstreufolie und die mögliche Position von mikroskopischen Texturen im Tandembauteil experimentell und theoretisch untersucht bzw. verifiziert. Außerdem konnte durch Messungen der Photolumineszenzintensität der Perowskit-Absorber identifiziert werden, dass zur Erzielung höherer Wirkungsgrade speziell der Verlust aus nicht-strahlender Rekombination des Absorbers, induziert durch die ladungsselektiven Kontaktschichten, unterdrückt werden muss. Dazu werden neue ladungsselektive Loch-Kontaktschichten vorgestellt, welche sich als Molekül-Monolage selbst auf der Elektrodenoberfläche ausrichten. Diese Molekül-Monolage ermöglicht höhere Lebensdauern und Leerlaufspannungen und damit über 21% Effizienz in Perowskit-Einzelsolarzellen. Zum Schluss werden die zukünftigen wissenschaftlichen Herausforderungen vorgestellt, die notwendig sind, um mit den faszinierenden Perowskit/Silizium-Tandemsolarzellen die vorausgesagten Effizienzen von über 30% zu ermöglichen.


KarlScheelPreis_2019.pdf
206 kB