KAWASAKI, Japan und OSAKA, Japan–(BUSINESS WIRE)–Panasonic Corporation hat das höchste Perowskit-Solarmodul der Welt durch die Entwicklung einer Leichtbautechnologie unter Verwendung von Glassubstraten und großflächigen Beschichtungsverfahren auf Basis des Tintenstrahldrucks (Aperturfläche 802 cm2: Länge 30 cm x Breite 30 cm x 2 mm Dicke) Energieumwandlungseffizienz (16,09 %).Dies wurde im Rahmen eines Projekts der japanischen New Energy Industrial Technology Development Organization (NEDO) erreicht, die daran arbeitet, „Technologien zu entwickeln, um die Stromerzeugungskosten einer leistungsstarken und hochzuverlässigen Photovoltaik-Stromerzeugung zu senken“, um den weit verbreiteten Einsatz von zu fördern Solarstromerzeugung universell.
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Dieses großflächige, auf Tintenstrahl basierende Beschichtungsverfahren senkt die Herstellungskosten der Bauteile.Darüber hinaus kann dieses großflächige, leichte Modul mit hoher Umwandlungseffizienz eine effiziente Solarstromerzeugung an Orten wie Fassaden erreichen, an denen die Installation herkömmlicher Solarmodule schwierig ist.
Künftig werden NEDO und Panasonic die Perowskit-Schichtmaterialien weiter verbessern, um hohe Wirkungsgrade zu erreichen, die mit kristallinen Silizium-Solarzellen vergleichbar sind, und Technologien für praktische Anwendungen in neuen Märkten entwickeln.
1. Hintergrund Solarzellen aus kristallinem Silizium, die weltweit am häufigsten verwendeten, haben Märkte in Japans Megawatt-Großsolaranlagen, Wohngebäuden, Fabriken und öffentlichen Einrichtungen gefunden.Um diese Märkte weiter zu durchdringen und Zugang zu neuen zu erhalten, ist es entscheidend, leichtere und größere Solarmodule zu entwickeln.
Perowskit-Solarzellen*1 haben einen strukturellen Vorteil, da ihre Dicke, einschließlich der Stromerzeugungsschicht, nur ein Prozent der Dicke von kristallinen Silizium-Solarzellen beträgt, sodass Perowskit-Module leichter sein können als kristalline Silizium-Module.Die Leichtigkeit ermöglicht eine Vielzahl von Installationsmethoden, beispielsweise an Fassaden und Fenstern mit transparenten leitfähigen Elektroden, was zur weiten Verbreitung von Netto-Nullenergiegebäuden (ZEB*2) beitragen könnte.Da jede Schicht direkt auf das Substrat aufgetragen werden kann, ermöglichen sie außerdem eine kostengünstigere Produktion im Vergleich zu herkömmlichen Prozesstechnologien.Aus diesem Grund erregen Perowskit-Solarzellen als nächste Generation von Solarzellen Aufmerksamkeit.
Andererseits erreicht die Perowskit-Technologie zwar einen Energieumwandlungswirkungsgrad von 25,2 %*3, was dem von kristallinen Silizium-Solarzellen entspricht, bei kleinen Zellen ist es jedoch mit herkömmlicher Technologie schwierig, das Material gleichmäßig über die gesamte große Fläche zu verteilen.Daher nimmt die Effizienz der Energieumwandlung tendenziell ab.
Vor diesem Hintergrund führt NEDO das Projekt „Technologieentwicklung zur Reduzierung der Stromerzeugungskosten einer hochleistungsfähigen und hochzuverlässigen Photovoltaik-Stromerzeugung“*4 durch, um die weitere Verbreitung der Solarstromerzeugung voranzutreiben.Im Rahmen des Projekts entwickelte Panasonic eine Leichtbautechnologie unter Verwendung von Glassubstraten und ein großflächiges Beschichtungsverfahren auf Basis des Inkjet-Verfahrens, bei dem auf Substraten für Perowskit-Solarmodule aufgebrachte Tinten hergestellt und konditioniert werden.Durch diese Technologien hat Panasonic den weltweit höchsten Energieumwandlungswirkungsgrad von 16,09 %*5 für Perowskit-Solarzellenmodule (Aperturfläche 802 cm2: 30 cm lang x 30 cm breit x 2 mm breit) erreicht.
Darüber hinaus trägt auch die großflächige Beschichtungsmethode im Inkjet-Verfahren während des Herstellungsprozesses zur Kostensenkung bei, und die großflächigen, leichten und hohen Umwandlungseffizienzeigenschaften des Moduls ermöglichen die Installation an Fassaden und anderen Bereichen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu installieren sind Solarplatten.Hocheffiziente Solarstromerzeugung im Veranstaltungsort.
Durch die Verbesserung des Perowskit-Schichtmaterials möchte Panasonic hohe Wirkungsgrade erreichen, die mit kristallinen Silizium-Solarzellen vergleichbar sind, und eine Technologie mit praktischen Anwendungen in neuen Märkten schaffen.
2. Ergebnisse Durch die Konzentration auf das Inkjet-Beschichtungsverfahren, mit dem Rohmaterialien präzise und gleichmäßig beschichtet werden können, wendete Panasonic die Technologie auf jede Schicht der Solarzelle an, einschließlich der Perowskitschicht auf dem Glassubstrat, und erzielte hocheffiziente großflächige Module.Effizienz der Energieumwandlung.
[Wichtige Punkte der Technologieentwicklung] (1) Verbesserung der Zusammensetzung von Perowskit-Vorläufern, die für die Tintenstrahlbeschichtung geeignet sind.Unter den Atomgruppen, die Perowskitkristalle bilden, weist Methylamin während des Erhitzungsprozesses während der Komponentenherstellung Probleme mit der thermischen Stabilität auf.(Methylamin wird durch Hitze aus dem Perowskitkristall entfernt, wodurch Teile des Kristalls zerstört werden).Durch die Umwandlung bestimmter Teile von Methylamin in Formamidinwasserstoff, Cäsium und Rubidium mit geeigneten Atomdurchmessern stellten sie fest, dass die Methode zur Kristallstabilisierung wirksam war und zur Verbesserung der Energieumwandlungseffizienz beitrug.
(2) Kontrolle der Konzentration, Beschichtungsmenge und Beschichtungsgeschwindigkeit der Perowskit-Tinte. Beim Filmbildungsprozess mit der Tintenstrahlbeschichtungsmethode weist die Musterbeschichtung Flexibilität auf, während die Punktmusterbildung des Materials und die Kristallgleichmäßigkeit der Oberfläche jeder Schicht von wesentlicher Bedeutung sind.Um diese Anforderungen zu erfüllen, erreichten sie durch die Einstellung der Konzentration der Perowskit-Tinte auf einen bestimmten Gehalt und die genaue Steuerung der Beschichtungsmenge und -geschwindigkeit während des Druckprozesses eine hohe Energieumwandlungseffizienz für großflächige Bauteile.
Durch die Optimierung dieser Technologien mithilfe eines Beschichtungsprozesses bei jeder Schichtbildung gelang es Panasonic, das Kristallwachstum zu steigern und die Dicke und Gleichmäßigkeit der Kristallschichten zu verbessern.Dadurch erreichten sie einen Energieumwandlungswirkungsgrad von 16,09 % und kamen der praktischen Anwendung einen Schritt näher.
3. Planung nach der Veranstaltung Durch die Erzielung niedrigerer Prozesskosten und eines geringeren Gewichts großflächiger Perowskit-Module planen NEDO und Panasonic, neue Märkte zu erschließen, in denen Solarzellen noch nie installiert und eingeführt wurden.Basierend auf der Entwicklung verschiedener Materialien für Perowskit-Solarzellen wollen NEDO und Panasonic einen hohen Wirkungsgrad erreichen, der mit kristallinen Silizium-Solarzellen vergleichbar ist, und ihre Bemühungen verstärken, die Produktionskosten auf 15 Yen/Watt zu senken.
Die Ergebnisse wurden auf der Asia-Pacific International Conference on Perovskites, Organic Photovoltaics and Optoelectronics (IPEROP20) im Tsukuba International Conference Center vorgestellt.URL: https://www.nanoge.org/IPEROP20/program/program
[Anmerkung]*1 Perowskit-Solarzelle Eine Solarzelle, deren lichtabsorbierende Schicht aus Perowskit-Kristallen besteht.*2 Netto-Null-Energie-Gebäude (ZEB) ZEB (Net-Null-Energie-Gebäude) ist ein Nichtwohngebäude, das die Qualität des Innenraumklimas aufrechterhält und durch die Installation von Energielaststeuerung und effizienten Systemen Energieeinsparung und erneuerbare Energien erreicht jährliche Energiegrundbilanz auf Null.*3 Energieumwandlungseffizienz von 25,2 % Das Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) und das Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben gemeinsam einen Weltrekord bei der Energieumwandlungseffizienz für Kleinflächenbatterien angekündigt.Beste Forschungszellenleistung (überarbeitet am 11.05.2019) – NREL*4 Entwicklung von Technologien zur Reduzierung der Kosten der Stromerzeugung durch leistungsstarke, hochzuverlässige Photovoltaik-Stromerzeugung – Projekttitel: Reduzierung der Kosten der Stromerzeugung durch leistungsstarke Photovoltaik , hochzuverlässige photovoltaische Stromerzeugung Technologieentwicklung/Innovative Forschung zu neuen Struktursolarzellen/Innovative kostengünstige Produktion und Forschung – Projektlaufzeit: 2015–2019 (jährlich) – Referenz: Pressemitteilung von NEDO am 18. Juni 2018 „The „weltweit größte Solarzelle auf Basis eines Film-Perowskit-Photovoltaikmoduls“ https://www.nedo.go.jp/english/news/AA5en_100391.html*5 Energieumwandlungseffizienz 16,09 % Japan National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Der Energieeffizienzwert gemessen mit der MPPT-Methode (Maximum Power Point Tracking-Methode: eine Messmethode, die näher an der Umwandlungseffizienz im tatsächlichen Gebrauch liegt).
Die Panasonic Corporation ist weltweit führend in der Entwicklung verschiedener elektronischer Technologien und Lösungen für Kunden in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Privathaushalte, Automobil und B2B-Unternehmen.Panasonic feierte 2018 sein 100-jähriges Jubiläum und hat sein Geschäft weltweit ausgeweitet und betreibt derzeit weltweit insgesamt 582 Tochtergesellschaften und 87 verbundene Unternehmen.Zum 31. März 2019 erreichte der konsolidierte Nettoumsatz 8,003 Billionen Yen.Panasonic ist bestrebt, durch Innovation in jeder Abteilung neue Werte zu schaffen und ist bestrebt, die Technologie des Unternehmens zu nutzen, um ein besseres Leben und eine bessere Welt für die Kunden zu schaffen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.12.2023