Fügeprozesse zur Herstellung von Perowskit-Solarmodulen

Für die Energiewende werden nachhaltige Energiequellen ohne fossile Energieträger gesucht. Die Nutzung des Sonnenlichts begann in den 1970er Jahren und führte zur Entwicklung marktreifer Photovoltaik-Module, die seit den 90ern verbreitet sind. Diese Module basieren auf Silicium-Solarzellen, deren Herstellung jedoch energieintensiv ist. Unser Projekt zielt darauf ab, siliciumfreie Solarmodule mit Perowskit-Materialien zu entwickeln. Seit 2010 wurden beeindruckende Wirkungsgradsteigerungen bei Perowskit-Zellen erzielt, die im Labor höhere Wirkungsgrade als Mono-Siliciumzellen erreichen. Diese Materialien müssen vor Feuchtigkeit und Atmosphäre geschützt werden. Der Ansatz, PeroTec, sieht vor, das Perowskit-Material erst am Ende in ein Glasmodul einzufüllen. Das Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM entwickelt einen thermischen Fügeprozess, um zwei Glastafeln zu verbinden, zur Atmosphäre hin abzudichten und die Zellen im Inneren zu trennen, wobei ein Spalt von ca. 10 µm entstehen soll. In diese Kavität wird das flüssige Perowskit-Material eingefüllt. Die Ziele für kleine Module (160 mm × 160 mm) wurden vollständig erreicht, während für das große Modul (800 mm × 600 mm) teilweise Erfolge erzielt wurden, insbesondere durch einen innovativen Vakuumfügeprozess. Glastafeln konnten mit einem Spaltmaß von ca. 20 µm hergestellt werden. Das Projekt fokussierte sich auf die Machbarkeit der Perowskit-Solarmodule, wodurch ein Sprung des Technology Readiness Level (TRL) von TRL 2 auf TRL 4 gelang.