Solarzellen mit höchsten Wirkungsgraden liefern Strom kostengünstig und verbrauchen dabei weniger Fläche und Ressourcen. Sie ermöglichen auch neue Produkte wie Elektroautos, die sich über Solarzellen aufladen lassen. Der Wirkungsgrad von Siliziumsolarzellen lässt sich aufgrund von physikalischen Grenzen nicht mehr beliebig steigern.Hohe ElektronenbeweglichkeitMit Tandemsolarzellen aus mehreren lichtabsorbierenden Schichten sollen dagegen Wirkungsgrade von über 35 Prozent möglich sein, weshalb sie im Fokus der aktuellen Solarzellenforschung stehen. Im Fraunhofer-Leitprojekt „MaNiTU“ entwickeln sechs Fraunhofer-Institute nachhaltige, höchsteffiziente und kostengünstige Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien.„Für Deutschland ergibt sich durch die Entwicklung innovativer und disruptiver Technologien wie Tandemsolarzellen die Chance, neben Forschung, Anlagenbau und Materialbereitstellung auch bei der Produktion der Solarzellen wieder eine internationale Spitzenstellung zu erreichen. So eröffnet ’MaNiTU’ auch eine alternative Perspektive für eine erfolgreiche europäische produzierende PV-Industrie“, erklärt Dr. Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, der die Leitung des Projekts innehat. Im Mittelpunkt des Projekts „MaNiTU – Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen mit höchster Umwandlungseffizienz“ steht die Perowskit-Solarzellentechnologie, die innerhalb der vergangenen zehn Jahre den Wirkungsgrad von 3,8 auf 24,2 Prozent steigerte, einfache Herstellung ermöglicht und sehr geringe Produktionskosten verspricht.Als Perowskit-Materialien gelten alle Materialien, deren Kristallstruktur der des Minerals Kalziumtitanat entspricht. Solche Werkstoffe können Licht besonders gut absorbieren und ermöglichen eine hohe Elektronenbeweglichkeit – ideal für den Einsatz in der Photovoltaik. Außerdem ist diese Materialklasse aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften auch für den Einsatz in Tandemstrukturen auf Basis von Siliziumsolarzellen geeignet.Zusammenarbeit verschiedener InstituteDas Fraunhofer-Leitprojekt ist auf eine Laufzeit von vier Jahren angelegt. Ziel dieses Forschungsprogramms ist das Ausschöpfen des Fraunhofer-Synergiepotenzials durch die Zusammenführung von Kompetenzen mehrerer Fraunhofer-Institute, um Lösungen für Herausforderungen der deutschen Industrie zu liefern. Die ambitionierten „MaNiTU“- Projektziele verlangen das Zusammenführen der komplementären Kompetenzen verschiedener Fraunhofer-Institute – von theoretischer und experimenteller Materialwirtschaft bis zu technologischer, wirtschaftlicher und ökologischer Expertise zu Solarzellen. Das Fraunhofer-Institut in Halle beteiligt sich an dem Projekt mit dem Materialdesign, der atomistische Materialmodellierung und der Computersimulation. Fraunhofer ISE