Die rasante Entwicklung von Perowskit-Solarzellen (PSCs) in den letzten zehn Jahren macht sie zur vielversprechendsten Photovoltaik-Technologie der nächsten Generation. Grund dafür sind ihre herausragenden Vorteile wie eine abstimmbare Bandlücke, hohe Absorptionskoeffizienten, ein unkomplizierter Herstellungsprozess und eine beachtliche Effizienz bei der Energieumwandlung, die auf Zellebene zertifizierte 26,7% erreicht hat. Enorme Anstrengungen in der Material- und Gerätetechnik haben auch die Stabilität gegenüber Feuchtigkeit, Hitze und Licht erhöht. Dank all dieser Eigenschaften eignen sich Perowskit-Solarmodule für die Energieerzeugung im Terawatt-Maßstab mit niedrigen Stromgestehungskosten (LCOE). Eine Reihe von Unternehmen arbeitet an PSCs und einige von ihnen haben neue Pilotproduktionslinien eingerichtet und/oder ihre Produktionskapazität erweitert. Die größten Herausforderungen auf dem Weg zur Kommerzialisierung sind jedoch die Skalierung (einschließlich der Herstellung in Umgebungsbedingungen), das Erreichen einer langfristigen Stabilität, die Reduzierung oder der Verzicht auf giftige Lösungsmittel und die Verhinderung des Austritts von Pb in die Umwelt.

Es wird erwartet, dass die Projektergebnisse zu allen der folgenden Ziele beitragen werden:

• Steigerung des Potenzials für die Kommerzialisierung von Perowskit-PV durch die Schaffung von wettbewerbsfähigem technologischem Know-how für die europäische PV-Industriebasis;
• Unterstützung einer stärkeren, widerstandsfähigeren und wettbewerbsfähigeren europäischen Wirtschaftsbasis, die für den grünen und digitalen Wandel gerüstet ist, indem strategische Abhängigkeiten bei kritischen Rohstoffen und Komponenten reduziert werden;
• Unterstützung bei der Umsetzung der gemeinsamen Forschungs- und Innovationsagenda für Solarenergie^[1].

Umfang:

Metallhalogenid-Perowskit-Solarzellen haben aufgrund ihrer kostengünstigen Herstellung und hohen Effizienz viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Darüber hinaus wird erwartet, dass Tandem-Bauelemente, insbesondere Perowskit-Si-Tandems, eine wichtige Rolle bei der Kommerzialisierung von Perowskiten spielen werden. Die mangelnde Stabilität dieser Bauelemente bleibt jedoch die größte Herausforderung auf dem Weg zur Kommerzialisierung. Um dieses Problem zu überwinden, muss eine robuste Verkapselungstechnik unter Verwendung geeigneter Materialien und Strukturen mit hoher Barrierewirkung gegenüber der äußeren Umgebung entwickelt werden, um Perowskit-Bauelemente zu schützen. Außerdem müssen geeignete Herstellungsverfahren und -anlagen demonstriert werden. Daher wird von den Vorschlägen erwartet, dass sie alle folgenden Aspekte berücksichtigen:

• Demonstrieren Sie effektive Strategien zur Verbesserung der optoelektronischen Eigenschaften, der Leistung und der Stabilität sowie zur Minimierung der Umweltauswirkungen von Perowskit-Bauelementen;
• Skalierbare, zuverlässige Abscheidung hochwertiger Perowskit-Filme über große Flächen (Überwindung des Effizienzverlusts bei Vergrößerung der Geräte-/Modulflächen), aber auch Strukturierung und Verschaltung zur Verbindung einzelner Zellen zu Modulen;
• Demonstrieren Sie interne und externe Verkapselungsstrukturen zum Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Sauerstoff, Hitze und Beleuchtung;
• Entwickeln Sie Moduldesigns unter Berücksichtigung der Anforderungen an die Wiederverwertbarkeit und der Einschränkungen hinsichtlich der Kontrolle und des Managements von giftigem Pb2+, das durch die irreversible Zersetzung der Perowskit-Materialien entstehen könnte;
• Bewertung von Leistung und Zuverlässigkeit nach internationalen Standards und im Vergleich zu etablierten PV-Technologien; Entwicklung und Anwendung von Testprotokollen für Leistung und Zuverlässigkeit, die auf die Merkmale der Perowskit- und/oder Perowskit-Si-Tandemtechnologie zugeschnitten sind.
• Demonstrieren Sie eine geeignete Ausrüstung, die an die spezifischen Anforderungen des Perowskit- (oder Perowskit-Si-Tandem-) Produktionsprozesses angepasst ist.

Es wird erwartet, dass an den Vorschlägen multidisziplinäre Konsortien beteiligt sind, zu denen mindestens ein Perowskit- oder Gerätehersteller gehört.

Wenn die erwartete Nutzung der Projektergebnisse die Entwicklung, Schaffung, Herstellung und Vermarktung eines Produkts oder Prozesses oder die Schaffung und Erbringung einer Dienstleistung umfasst, muss der Plan für die Nutzung und Verbreitung der Ergebnisse eine Strategie für diese Nutzung enthalten. Der Verwertungsplan sollte vorläufige Pläne für die Skalierbarkeit, die Kommerzialisierung und die Einführung (Durchführbarkeitsstudie, Geschäftsplan) enthalten und die möglichen Finanzierungsquellen (insbesondere den Innovationsfonds) aufzeigen.

Mit diesem Thema wird die ko-programmierte Europäische Partnerschaft für Innovation in der Photovoltaik (EUPI-PV) umgesetzt. Daher wird von den Projekten, die aus diesem Thema hervorgehen, erwartet, dass sie der Europäischen Partnerschaft für Innovation in der Photovoltaik (EUPI-PV) über die Ergebnisse berichten, um die Überwachung ihrer KPIs zu unterstützen.

[1] Arbeitsdokument der Kommissionsdienststellen „Gemeinsame Forschungs- und Innovationsagenda für Solarenergie mit den Mitgliedstaaten im Rahmen des Europäischen Forschungsraums (EFR)“