DE102021201746A1 - Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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Raphael Schmager
Ulrich W. Paetzold
Julie Roger
Paul Faßl
Tobias Abzieher
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Abstract

Es wird eine Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle (110) und ein Verfahren zu ihrer Herstellung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:a) Herstellen eines ersten Schichtstapels (112), wobei der erste Schichtstapel (112) mindestens ein Substrat (116), mindestens eine erste Elektrode (118) und mindestens eine erste Schicht (120) aufweist.b) Herstellen eines zweiten Schichtstapels (114), wobei der zweite Schichtstapel (114) mindestens eine zweite Elektrode (128), mindestens eine Absorberschicht (130) und mindestens eine zweite Schicht (134) aufweist;wobei in Schritt a) eine Perowskitschicht (124) in den ersten Schichtstapel (112) eingebracht wird oder in Schritt b) die Perowskitschicht (124) in den zweiten Schichtstapel (114) eingebracht wird, wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte aufweist:c) Aufbringen des ersten Schichtstapels (112) auf den zweiten Schichtstapel (114),d) Laminieren des ersten Schichtstapels (112) mit dem zweiten Schichtstapel (114), derart, dass sich mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer mechanischen, einer elektrischen Verbindung, zwischen dem ersten Schichtstapel (112) und dem zweiten Schichtstapel (114) ausbildet, wobei die Perowskit-Silizium-Mehrfachsolarzelle (110) gebildet wird; wobei die erste Schicht (120) und die zweite Schicht (134) jeweils ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: einer Lochtransportschicht (122), einer Elektronentransportschicht (136), einer Pufferschicht (137), einer Rekombinationsschicht (132), einer Elektrodenschicht, wobei die Perowskitschicht (124) entweder eine Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels (112) oder des zweiten Schichtstapels (114) ausbildet.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung ist insbesondere auf dem Gebiet der Optoelektronik angesiedelt. Auch andere Anwendungen sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Stand der Technik
  • Umfangreiche Forschungen im Bereich der Photovoltaik (PV) auf Basis von Perowskit-Halbleitern im letzten Jahrzehnt führten zu einer rasanten Entwicklung. Insbesondere wurden bereits Wirkungsgrade von mehr als 25% für Perowskit-Einfachsolarzellen realisiert. Hybride organisch-anorganische Metallhalogenid-Perowskit-Halbleiter ziehen aufgrund ihrer außergewöhnlichen optoelektronischen Eigenschaften, wie ihren hohen Absorptionskoeffizienten, ihren hohen Ladungsträgermobilitäten und ihren niedrigen Rekombinationsraten, weiterhin eine enorme Aufmerksamkeit auf sich.
  • Eine einstellbare Bandlücke dieser Perowskite durch Variation einer Zusammensetzung des Halogenid-Anions in einer Perowskit-Kristallstruktur ermöglicht grundsätzlich eine starke Lichtabsorption in einem breiten Spektralbereich. Mit geringen Materialkosten und einer breiten Palette an möglichen Abscheidungstechniken qualifizieren sich Perowskite grundsätzlich als vielversprechende Kandidaten für eine nächste Generation von Mehrfachsolarzellen. In Mehrfachsolarzellen werden mehrere Absorber kombiniert, womit der Wirkungsgrad grundsätzlich weit über dem Wirkungsgrad von Einfachsolarzellen liegt. Daher sind Perowskite vor allem für diese Mehrfachsolarzellen interessant, da durch eine Kombination von etablierten Photovoltaik-Technologien, wie wafer-basierten Silizium- oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid Solarzellen, der Wirkungsgrad gesteigert werden kann. Damit sind die perowskitbasierten Solarzellen derzeit eine vielversprechende Technologie für den zukünftigen Photovoltaik-Markt.
  • Perowskit-Solarzellen zeigen somit grundsätzlich hohe Wirkungsgrade und sind grundsätzlich durch ihre guten optoelektronischen Eigenschaften ideal für Mehrfachsolarzellen geeignet.
  • Im Stand der Technik werden Einfachsolarzellen sowie Mehrfachsolarzellen auf Perowskit-Basis beschrieben.
  • US 10 229 791 B2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Perowskit-Solarzelle durch ein Nichtabscheidungsverfahren. Insbesondere umfasst das Verfahren ein Herstellen eines ersten Substrats durch ein Bilden einer Lochtransportschicht auf einer lichtabsorbierenden Schicht in einem halbgetrockneten Zustand und ein Druckbeaufschlagen und Trocknen eines zweiten Substrats mit einer dem ersten Substrat gegenüberliegenden Elektrode.
  • In der Veröffentlichung S.P. Dunfield et al., Curtailing perovskite processing limitations via lamination at the perovskite/perovskite interface, ACS Energy Lett. (2018), doi:10.1021/acsenergylett.8b00548, wird ein Verfahren beschrieben, bei welchem zwei transparente, leitfähige Oxid-/ Transportmaterial-/Perowskit-Halbstapel unabhängig voneinander hergestellt werden und dann zusammen an der Perowskit / Perowskit-Grenzfläche laminiert werden.
  • WO 2017/200732 A1 beschreibt eine Herstellung einer laminierten Struktur, indem ein erstes Substrat mit einer Oxidschicht vom n-Typ auf einer ersten Oberfläche und ein zweites Substrat mit einer Oxidschicht vom p-Typ auf einer ersten Oberfläche bereitgestellt werden. Die erste Oberfläche des ersten Substrats, die erste Oberfläche des zweiten Substrats oder beide weisen eine flüssige Halogenidschicht auf. Das erste Substrat wird in Kontakt mit dem zweiten Substrat gedrückt, so dass die erste Oberfläche des ersten Substrats die erste Oberfläche des zweiten Substrats berührt. Die Halogenidschicht wird dann verfestigt, um die laminierte Struktur zu bilden.
  • WO 2019/173803 A1 beschreibt ein Verfahren, welches ein Positionieren eines Stapels umfasst, der mindestens eine der folgenden Schichten zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aufweist: eine erste Perowskitschicht und/oder eine zweite Perowskitschicht; und Behandeln des Stapels für einen Zeitraum durch ein Erhitzen des Stapels und/oder durch Druckbeaufschlagung des Stapels, wobei eine Vorrichtung, die die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche aufweist, das Erwärmen und die Druckbeaufschlagen des Stapels bereitstellt.
  • In der Veröffentlichung H. Kanda et al., Interface Optoelectronics Engineering for Mechanically Stacked Tandem Solar Cells Based on Perovskite and Silicon, ACS Appl. Mater. Interfaces. (2016), doi:10.1021/acsami.6b07781, wird eine Entwicklung von photonischen Bauelementen mit antireflektiven Eigenschaften und von elektronischen Bauelementen zur Extraktion des Lochs unter Verwendung von 2,5 nm einer dünnen Au-Schicht für zwei- und vierterminale Tandem-Solarzellen unter Verwendung von CH3NH3PbI3-Perowskit (obere Zelle) und p-Typ-Einkristall-Silizium beschrieben.
  • Generell können einzelne Schichten von Solarzellen oder Perowskit-basierte Mehrfachsolarzellen, wie beispielsweise von einer Perowskit-Silizium-Mehrfachsolarzelle, durch verschiedene Prozesse hergestellt werden. Dazu zählen beispielsweise Vakuum-Beschichtungsverfahren, Flüssigphasenprozesse sowie eine Kombination aus beiden. Das Aufbringen der Perowskitschicht in einer Perowskit-Solarzelle sowie weiterer Schichten auf die Silizium-Solarzelle kann durch eine sequenzielle Abfolge der Schichten erreicht werden.
  • US2020/0212243 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer monolithischen Tandem-Solarzelle, bei der eine Perowskit-Solarzelle auf eine Silizium-Solarzelle laminiert und gebunden wird. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein erster mikroporöser Präkursor-Dünnfilm durch ein Sputterverfahren auf einem Substrat mit einer ungleichmäßig strukturierten Textur gebildet, und dann wird ein Halogenid-Dünnfilm auf dem ersten mikroporösen Präkursor-Dünnfilm gebildet, um eine Perowskit-Absorptionsschicht zu bilden, wobei eine Lichtreflektion verringert werden kann und wobei ein Lichtweg erhöht werden kann. Dementsprechend kann eine Lichtabsorptionsrate erhöht werden.
  • Durch eine Laminierung der Perowskitschicht der Perowskit-Solarzelle auf die Silizium-Solarzelle entfällt grundsätzlich eine Limitierung, die durch eine komplette sequenzielle Herstellung gegeben ist. Das Aufbringen von Schichten mittels eines Laminierungsprozesses ist grundsätzlich bereits bekannt für Verkapselungs-, Kontakt- und Ladungsträgertransportschichten.
  • In Bezug auf die Laminierung von Perowskit-Solarzellen oder des Perowskit-Absorbers gibt es grundsätzlich mehrere Patente und Veröffentlichungen. Die Patente und Veröffentlichungen behandeln grundsätzlich das Laminieren von einer Perowskitschicht auf eine andere Schicht für Perowskit-Solarzellen und das Laminieren von Perowskitschichten mit flüssigen Perowskit- oder Ladungstransportschichten.
  • EP 3 244 455 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, die einen anorganischen/organischen Hybrid-Perowskit-Verbindungsfilm umfasst. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Laminieren einer ersten Struktur und einer zweiten Struktur, um einen Kontakt zwischen der ersten Oberflächenschicht und der zweiten Oberflächenschicht zu ermöglichen, wobei die erste Struktur eine erste Oberflächenschicht umfasst, die mindestens eines der Materialien i) bis v) aufweist, wobei die zweite Struktur eine zweite Oberflächenschicht umfasst, die unabhängig von der ersten Oberflächenschicht mindestens eines der Materialien i) bis v) aufweist; und b) Anwenden von Wärme und physikalischer Kraft auf das Laminat, wobei die erste Struktur und die zweite Struktur laminiert werden: i) eine anorganische/organische Hybridperowskitverbindung, ii) ein organisches Halogenid, iii) ein Metallhalogenid, iv) ein anorganischer/organischer Hybrid-Perowskit-Verbindungsvorläufer und v) ein Metallhalogenid-Vorläufer.
  • Weiterhin behandeln die Patente und Veröffentlichungen grundsätzlich eine Verknüpfung von einer Perowskitschicht auf eine andere Schicht für Perowskit-Solarzellen mit Hilfe eines transparenten leitfähigen Klebstoffs.
  • In der Veröffentlichung C.O. Ramirez Quiroz et al., Interface Molecular Engineering for Laminated Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells with 80.4% Fill Factor, Adv. Funct. Mater. (2019), doi:10.1002/adfm.201901476, wird eine Mehrzweckverbindungsschicht auf Basis von Poly (3,4-ethylendioxythiophen) dotiert mit Poly (styrolsulfonat) (PE-DOT:PSS) und d-Sorbit für monolithische Perowskit/Silizium-Tandem-Solarzellen beschrieben.
  • In der Veröffentlichung I.Y. Choi et al., Two-terminal mechanical perovskite/silicon tandem solar cells with transparent conductive adhesives, Nano Energy. (2019), doi:10.1016/j.nanoen.2019.104044, wird eine neuartige mechanische Tandem-Solarzelle aus Perowskit und Silizium mit zwei Anschlüssen, beschrieben, welche durch ein Kleben einer Siliziumzelle verkehrt herum auf eine Perowskitzelle unter Verwendung eines transparenten leitfähigen Klebstoffs (TCA) hergestellt wird.
  • US 2016/0111223 A1 beschreibt eine optoelektronische Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst: (a) eine obere Vorrichtungskomponente, umfassend: eine Gegenelektrode aus einem Metall, einem leitfähigen Oxid oder einer leitenden organischen Verbindung; (b) eine untere Vorrichtungskomponente, umfassend: ein Glas- oder polymeres Trägersubstrat, eine Arbeitselektrode, umfassend eine transparente leitende Beschichtung neben dem Glas- oder Polymersubstrat, eine Blockierungsschicht, eine aktive Schicht, eine lochleitende Schicht, (c) einen leitenden Klebstoff, der zwischen der oberen Vorrichtungskomponente und der unteren oberen Vorrichtungskomponente angeordnet ist, und (d) eine Kontaktschicht zur Erleichterung der Injektion von Elektronen in die aktive Schicht zwischen und in Kontakt mit dem leitenden Klebstoff und der lochleitenden Schicht.
  • Weiterhin wird eine Laminierung von zwei unabhängig voneinander hergestellten Halbstapeln einer Perowskit-Solarzelle in der Veröffentlichung R. Schmager et al., Laminated Perovskite Photovoltaics: Enabling Novel Layer Combinations and Device Architectures, Adv. Funct. Mater. (2020), doi:10.1002/adfm.201907481, beschrieben.
  • Die relativ neue Technologie der Perowskit-basierten Solarzellen hat grundsätzlich noch einige Herausforderungen zu meistern, wie beispielsweise eine Gewährleistung einer verbesserten Langzeitstabilität sowie einer Stabilität bei hohen Temperaturen. Weiterhin ist eine Materialauswahl bei der sequenziellen Schichtabscheidung grundsätzlich limitiert durch Prozess- oder Materialinkompatibilitäten. Dies liegt grundsätzlich daran, dass sichergestellt werden muss, dass jede weitere Schicht, die aufgebracht wird, die vorherige nicht zerstört. Die Zerstörung kann grundsätzlich durch inkompatible Lösemittel, zu hohe Prozesstemperaturen oder mechanische Zerstörung durch Teilchen hoher Energie, wie beispielsweise bei der physikalischen Gasphasenabscheidung, herrühren.
  • Eine Laminierung mit einem leitfähigen transparenten Kleber bedarf grundsätzlich einer weiteren Schicht, die zusätzliche und/oder ungewollte optische und/oder elektrische Verluste erzeugen kann. Eine Laminierung über eine „semi-“ getrocknete Lochtransportschicht schränkt den Prozess grundsätzlich durch die Auswahl an möglichen Lochtransportmaterialien ein. Da eine trockene und semi-getrocknete Schicht auf jeweils einer der Schichtstapel benötigt wird, kann grundsätzlich nur ein lösungsmittelbasierter Ansatz verwendet werden, welcher grundsätzlich Lösemittelinkompatibilitäten mit sich bringt. Die Laminierung einer nassen Perowskitschicht ist grundsätzlich schwer aufskalierbar. Die Laminierung von zwei Perowskitschichten benötigt grundsätzlich das Aufbringen des Perowskits auf beide Schichtstapel. Dies ist zum einen grundsätzlich aufwendiger/komplexer, und zum anderen schränkt es grundsätzlich wieder die Materialauswahl unter der Perowskit-Schicht ein.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Ausgehend hiervon, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, welche die aufgeführten Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle und das Verfahren zu ihrer Herstellung eine Langzeitstabilität von Perowskit-basierten Mehrfachsolarzellen erhöhen sowie neue Material- und Schichtkombinationen ermöglichen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle und ein Verfahren zu ihrer Herstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Für weitere Einzelheiten wird auf die Merkmale der abhängigen Ansprüche, die übrige Beschreibung und auf die Figuren verwiesen.
  • Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck „A hat B“, „A weist B auf“, „A umfasst B“ oder „A schließt B ein“ sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.
  • Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein“ und „ein oder mehrere“ sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.
  • Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise“, „insbesondere“, „beispielsweise“ oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung“ oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung“ eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden sollen. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.
  • Die Bezeichnungen „erste/r“ und „zweite/r“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Elementen beziehungsweise zweiten Elementen oder j eweils genau eine Art vorgesehen sein kann. Weiterhin können zusätzliche Elemente, beispielsweise ein oder mehrere dritte Elemente vorhanden sein.
  • In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle beschrieben.
  • Das Verfahren kann die Verfahrensschritte, welche im Folgenden beschrieben werden, umfassen. Die Verfahrensschritte können insbesondere in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Eine andere Reihenfolge ist jedoch ebenfalls denkbar. Weiterhin können ein oder mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden. Weiterhin können einer, mehrere oder alle der Verfahrensschritte einfach oder auch wiederholt durchgeführt werden. Das Verfahren kann darüber hinaus noch weitere Verfahrensschritte umfassen.
  • Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    1. a) Herstellen eines ersten Schichtstapels, wobei der erste Schichtstapel mindestens ein Substrat, mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine erste Schicht aufweist;
    2. b) Herstellen eines zweiten Schichtstapels, wobei der zweite Schichtstapel mindestens eine zweite Elektrode, mindestens eine Absorberschicht und mindestens eine zweite Schicht aufweist.
  • Es wird in Schritt a) eine Perowskitschicht in den ersten Schichtstapel eingebracht oder es wird in Schritt b) die Perowskitschicht in den zweiten Schichtstapel eingebracht. Optional kann in Schritt a) eine Perowskitschicht in den ersten Schichtstapel eingebracht werden und in Schritt b) kann eine Perowskitschicht in den zweiten Schichtstapel eingebracht werden. Das Verfahren weist weiterhin die folgenden Schritte auf:
    • c) Aufbringen des ersten Schichtstapels auf den zweiten Schichtstapel;
    • d) Laminieren des ersten Schichtstapels mit dem zweiten Schichtstapel, derart, dass sich mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer mechanischen, einer elektrischen Verbindung, zwischen dem ersten Schichtstapel und dem zweiten Schichtstapel ausbildet, wobei die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle gebildet wird.
  • Die erste Schicht und die zweite Schicht sind jeweils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Lochtransportschicht, einer Elektronentransportschicht, einer Pufferschicht, einer Rekombinationsschicht, einer Elektrodenschicht. Die Perowskitschicht bildet entweder eine Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels oder des zweiten Schichtstapels aus.
  • Der erste oder zweite Schichtstapel kann eine Rekombinationsschicht aufweisen.
  • Der Begriff „Mehrfachsolarzelle“ bezeichnet eine Solarzelle, welche zwei oder mehr Absorberschichten, welche einfallendes Licht in elektrischen Strom umwandeln, aufweist. Die Absorberschichten können insbesondere übereinandergeschichtet sein. Die dem Licht zugewandte oberste Absorberschicht absorbiert Licht mit einer kurzen Wellenlänge und lässt langwelligeres Licht hindurch. Die zweite darunter angeordnete Absorberschicht absorbiert wiederum einen Teil des Spektrums bis zu einer Grenzwellenlänge, welche bei Halbleitern durch eine sogenannte Bandlückenenergie bestimmt wird. Die Mehrfachsolarzelle kann daher auch als „Stapel-Solarzelle“ beschrieben werden. Insbesondere kann es sich um eine Mehrfachsolarzelle mit genau zwei Absorberschichten handeln. Die Mehrfachsolarzelle mit genau zwei Absorberschichten kann auch als Tandem-Solarzelle bezeichnet werden. Der Begriff „Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle“ bezeichnet daher grundsätzlich eine Mehrfachsolarzelle, wobei mindestens eine der Absorberschichten Perowskit aufweist. Die weitere Absorberschicht kann insbesondere Silizium aufweisen. Darüber hinaus kann die weitere Absorberschicht eine Solarzelle, insbesondere eine Silizium-Solarzelle, sein oder umfassen. Weiterhin kann die weitere Absorberschicht Perowskit aufweisen. Weiterhin kann die weitere Absorberschicht eine organische oder anorganische Absorber-Schicht sein, welche beispielsweise Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) umfasst. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich möglich. Weitere mögliche Materialien der weiteren Absorberschicht werden nachfolgend beschrieben.
  • Der Begriff „Schicht“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element mit einer quaderförmigen Form, dessen Ausdehnung in einer Dimension als Dicke bezeichnet wird. Die Schicht kann insbesondere eine Dicke im Nanometer-Bereich bis Mikrometer-Bereich aufweisen. Insbesondere kann die Schicht eine Dicke bis 5 µm aufweisen. Die Schicht kann eine durchgängige Schicht sein. Alternativ kann die Schicht jedoch an ein oder mehreren Stellen unterbrochen sein, beispielsweise durch Vertiefungen oder Unterbrechungen. Die Schicht kann auf ein Substrat oder auf eine weitere Schicht abgeschieden oder aufgebracht werden. Beispielhafte Herstellungsverfahren sind nachfolgend näher beschrieben.
  • Unter einem „Schichtstapel“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Abfolge von mindestens zwei Schichten, welche direkt oder unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer Zwischenschichten aufeinander aufgebracht sind, zu verstehen. Der Schichtstapel kann mehrere Schichten desselben Materials aufweisen. Weiterhin kann der Schichtstapel Schichten verschiedener Materialien aufweisen. Auch andere Ausführungsformen sind grundsätzlich denkbar. Der Schichtstapel kann insbesondere mindestens drei Schichten aufweisen. Auch eine andere Anzahl von Schichten ist grundsätzlich denkbar. Die Schichten können durch Grenzflächen voneinander abgegrenzt sein. Die Grenzflächen können planar oder texturiert sein. Der „Schichtstapel“ kann daher auch als „Schichtaufbau“ bezeichnet werden.
  • Die Schichten des ersten Schichtstapels können übereinanderliegend angeordnet sein. Weiterhin können die Schichten des zweiten Schichtstapels übereinanderliegend angeordnet sein. Der Begriff „übereinanderliegend“ bezeichnet grundsätzlich eine Lage einer Oberfläche zu einer anderen Oberfläche, wobei die beiden Oberflächen gegenüberliegend angeordnet sind. Insbesondere können die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche in einem direkten Kontakt zueinanderstehen. Insbesondere kann die zweite Schicht auf der ersten Schicht aufliegen, wobei sich die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche zumindest teilweise berühren. In einer derartigen Anordnung kann die zweite Schicht beispielsweise kleinere Dimensionen, insbesondere eine kleinere Länge und/oder Breite, aufweisen als die erste Schicht oder umgekehrt. Dabei können Teile der zweiten Oberfläche von der ersten Schicht unbedeckt sein oder umgekehrt. Weiterhin können die erste Schicht und die zweite Schicht zueinander versetzt angeordnet sein, d.h. ein Teil der zweiten Schicht kann über einen Rand der ersten Schicht herausragen oder umgekehrt.
  • Das „Herstellen eines Schichtstapels“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen Vorgang, welcher ein Abscheiden oder ein Aufbringen von ein oder mehreren Schichten des Schichtstapels auf ein Substrat oder auf eine andere Schicht umfassen kann. Insbesondere kann mindestens ein Abscheidungsverfahren eingesetzt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen, thermische Verdampfung, Rotationsbeschichtung, Rakelbeschichtung, Tintenstrahldruck, Sprühbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Walzenbeschichtung, Tiefdruckverfahren. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Der Begriff „Absorberschicht“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Schicht, welche mindestens eine Ladungsträger-erzeugenden Schicht aufweist.
  • Die Perowskitschicht kann als eine Absorberschicht eingerichtet sein. Der Begriff „Perowskitschicht“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Schicht, welche Perowskit aufweist oder umfasst. Der Begriff „Perowskit“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Material. Ein Beispiel sind 3D-Perowskite mit einer chemischen ABX3-Struktur, wobei X Iod, Brom oder Chlor (oder einer beliebigen Mischung dieser) entsprechen kann, wobei B Blei oder Zinn (oder einer beliebigen Mischung dieser) entsprechen kann, wobei A Methylammonium, Formamidinium, Caesium, Kalium oder Rubidium (oder einer beliebigen Mischung dieser) entsprechen kann. Auch beliebige Abweichungen und Verunreinigungen von der genannten chemischen Struktur der 3D-Perowskite sind grundsätzlich beinhaltet. Ein weiteres Beispiel sind niederdimensionale Perowskite, deren chemische Struktur von der ABX3-Struktur abweicht und 2D-Materialien ausbilden. Die Perowskitschicht ist insbesondere mittels mindestens eines Abscheidungsverfahrens herstellbar ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: thermische Verdampfung, Rotationsbeschichtung, Rakelbeschichtung, Tintenstrahldruck, Sprühbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Walzenbeschichtung, Tiefdruckverfahren. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich denkbar. Insbesondere kann die Perowskitschicht mittels mindestens eines Verfahrens auf den ersten Schichtstapel oder auf den zweiten Schichtstapel aufgebracht werden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: thermische Verdampfung, Rotationsbeschichtung, Rakelbeschichtung, Tintenstrahldruck, Sprühbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Walzenbeschichtung, Tiefdruckverfahren.
  • Wie oben ausgeführt, wird in Schritt a) die Perowskitschicht in den ersten Schichtstapel eingebracht oder es wird in Schritt b) die Perowskitschicht in den zweiten Schichtstapel eingebracht. Der erste Schichtstapel oder der zweite Schichtstapel kann die Perowskitschicht aufweisen. Der erste Schichtstapel kann mehrere Schichten aufweisen und eine der Schichten kann die Perowskitschicht sein. Der zweite Schichtstapel kann mehrere Schichten aufweisen und eine der Schichten kann die Perowskitschicht sein. Optional können der erste Schichtstapel und/oder der zweite Schichtstapel jeweils mindestens eine weitere Perowskitschicht aufweisen.
  • Die Absorberschicht des zweiten Schichtstapels kann insbesondere Silizium aufweisen oder umfassen. Die Absorberschicht des zweiten Schichtstapels kann daher auch als „Silizium-Schicht“ bezeichnet werden. Das Silizium kann insbesondere als monokristallines, polykristallines oder amorphes Silizium mit einem p-n Übergang oder einem p-i-n Übergang vorliegen. Das Silizium kann entweder planar oder texturiert sein, wie nachfolgend noch näher ausgeführt wird. Darüber hinaus kann die Absorberschicht des zweiten Schichtstapels eine Solarzelle, insbesondere eine Silizium-Solarzelle, sein oder umfassen. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Der Begriff „Substrat“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element, mit der Eigenschaft, ein oder mehrere weitere Elemente zu tragen und welches dementsprechend eine mechanische Stabilität aufweist. Das Substrat des ersten Schichtstapels kann insbesondere transparent ausgestaltet sein. Das Substrat des ersten Schichtstapels kann weiterhin als flexibles Substrat ausgebildet sein. Das Substrat des ersten Schichtstapels kann aus einem Polymer, insbesondere aus Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) und/oder Ethylen-Vinylacetat (EVA), hergestellt sein. Das Substrat des ersten Schichtstapels kann weiterhin aus einem Glas hergestellt sein. Das Glas kann eine Dicke von 5 µm bis 5 mm, insbesondere von 25 µm, aufweisen. Weiterhin kann das Substrat des ersten Schichtstapels als starres Substrat ausgebildet sein, insbesondere als starres Substrat aus Glas.
  • Das Substrat kann eingerichtet sein für eine Verkapselung der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle, insbesondere nach Durchführung des Schritts d). Durch eine sequentielle Herstellung kann nach Aufbringen aller optisch und elektrisch funktionalen Schichten die Verkapselung eingerichtet sein, um die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle vor äußeren Einflüssen, wie Wasser, Sauerstoff und/oder reaktiven Stoffen, zu schützen. Durch die Laminierung kann das Substrat, insbesondere Glas oder eine Folie, bereits direkt nach dem Laminieren eine begrenzende Schicht bilden. Hierdurch ist grundsätzlich eine stark vereinfachte Prozessschrittfolge möglich. Darüber hinaus kann grundsätzlich eine Stabilität der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle erhöht werden.
  • Das Substrat kann insbesondere ein farbiges Substrat sein. Das farbige Substrat kann insbesondere eine Folie und/oder Glas aufweisen oder umfassen. Es kann somit eine Farbe oder eine visuelle Wahrnehmung der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle angepasst werden. Perowskit-basierte Mehrfachsolarzellen mit farbigen Substraten können insbesondere in der gebäudeintegrierten Photovoltaik zum Einsatz kommen.
  • Das Substrat kann mindestens eine texturierte Oberfläche aufweisen. Die texturierte Oberfläche des Substrats kann in der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle insbesondere einer dem Sonnenlicht zugewandten Seite entsprechen. Das Substrat kann insbesondere eine quadratische Rauheit (englisch: root-mean-squared roughness) von 1 nm bis 2 µm, insbesondere von 50 nm bis 300 nm, aufweisen. Das Substrat kann eine quadratische Rauheit von größer als 5 nm aufweisen, insbesondere von größer als 250 nm. Weiterhin kann das Substrat eine Oberflächentexturierung, insbesondere eine im Wesentlichen periodische Oberflächentexturierung, aufweisen. Die Oberflächentexturierung kann jedoch auch ungeordnet sein. Die Oberflächentexturierung kann insbesondere eine Vielzahl an Elementen aufweisen. Beispielsweise kann die Oberflächentexturierung eine Nanotexturierung oder eine Mikrotexturierung sein. Unter dem Begriff „Nanotexturierung“ ist grundsätzlich eine beliebige Oberflächentexturierung zu verstehen, bei welcher die Erhebungen und/oder Vertiefungen der Oberfläche Abmessungen aufweisen, welche im Bereich von 1 oder mehreren Nanometern, insbesondere im Bereich von 10 nm bis 1000 nm, vorzugsweise im Bereich von 50 nm bis 800 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 nm bis 500 nm, liegen. Unter dem Begriff „Mikrotexturierung“ ist grundsätzlich eine beliebige Oberflächentexturierung zu verstehen, bei welcher die Erhebungen und/oder Vertiefungen der Oberfläche Abmessungen aufweisen, welche im Bereich von 1 oder mehreren Mikrometern, insbesondere im Bereich von 2 µm bis 500 µm, vorzugsweise im Bereich von 5 µm bis 100 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 µm bis 50 µm, liegen. Bei den Abmessungen kann es sich insbesondere um eine Höhe, eine Breite und/oder eine Tiefe der Erhebungen bzw. der Vertiefungen handeln. Die Elemente können als Erhebung auf einer Oberfläche des Substrats ausgestaltet sein. Insbesondere kann es sich bei den Elementen um isolierte Elemente handeln, welche zu benachbarten Elementen einen Abstand aufweisen. Die Elemente können zueinander berührungsfrei ausgestaltet sein. Alternativ können sich die Elemente zumindest teilweise berühren. Die Elemente können insbesondere mindestens eine Form aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Kegelform, insbesondere einer Kegelstumpfform; einer Tetraederform, insbesondere einer Pyramidenform; einer Zylinderform, insbesondere einer Kreiszylinderform oder elliptischen Zylinderform; einer Kugelform. Folglich kann die Oberflächentexturierung mindestens eine Struktur aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Kegelform, insbesondere einer Kegelstumpfform; einer Tetraederform, insbesondere einer Pyramidenform; einer Zylinderform, insbesondere einer Kreiszylinderform oder elliptischen Zylinderform; einer Kugelform. Auch andere Ausführungsformen sind grundsätzlich denkbar. Die texturierte Oberfläche kann eine selbstreinigende Wirkung haben. Weiterhin kann die texturierte Oberfläche optische Eigenschaften der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle verbessern.
  • Beispielsweise kann während des Schritts d) die texturierte Oberfläche auf dem Substrat ausgebildet werden. Das Substrat kann eine Folie sein oder umfassen und mindestens eine Oberfläche der Folie kann während des Laminierens durch Heißprägen eine Textur erhalten. Es kann somit eine zusätzliche Funktionalität der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle ohne eine Durchführung eines zusätzlichen Prozessschritts erzielt werden. Die texturierte Oberfläche kann jedoch auch vor Durchführung des Schritts d) auf dem Substrat ausgebildet werden. Es kann insbesondere eine texturierte Folie und/oder ein texturiertes Glas bereitgestellt werden.
  • Darüber hinaus können ein oder mehrere weitere Schichten des ersten Schichtstapels und/oder des zweiten Schichtstapels eine texturierte Oberfläche aufweisen. Bei den weiteren Schichten kann es sich insbesondere um Schichten handeln, welche eine Schichtdicke von größer als 5 µm, insbesondere von größer als 10 µm, aufweisen. Insbesondere kann es sich bei der weiteren Schicht um die Absorberschicht, insbesondere um die Solarzelle, handeln.
  • Die Solarzelle kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einer Silizium-Solarzelle, einer Perowskit-Solarzelle. Auch andere Solarzellen sind denkbar. Weiterhin kann es sich bei der weiteren Schicht um die Perowskitschicht handeln. Hinsichtlich der quadratischen Rauheit bzw. der Oberflächentexturierung der weiteren Schicht kann auf die obige Beschreibung der Texturierung des Substrats verwiesen werden. Die Texturierung der weiteren Schicht kann sich jedoch von der Texturierung des Substrats unterscheiden.
  • Die texturierte Oberfläche einer Schicht bzw. des Substrats kann sich grundsätzlich durch ein Aufbringen von zusätzlichen Schichten, insbesondere von zusätzlichen Schichten mit einer Schichtdicke von kleiner als 5µm, innerhalb des ersten Schichtstapels bzw. innerhalb des zweiten Schichtstapels fortsetzen.
  • Der Begriff „Elektrode“ bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen Elektronen- und/oder Lochleiter, welcher in einem Zusammenspiel mit mindestens einer weiteren Elektrode steht, wobei sich zwischen je zwei dieser Elektroden ein Medium befindet, mit denen diese Elektroden in Wechselwirkung stehen. Die Elektrode kann insbesondere mindestens ein elektrisch leitendes Material umfassen.
  • Die erste Elektrode des ersten Schichtstapels kann insbesondere transparent ausgebildet sein. Die erste Elektrode kann insbesondere mindestens ein transparentes leitfähiges Oxid aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Indium Zinnoxid (ITO), Indium Zinkoxid (IZO), Fluor dotiertes Zinnoxid (FTO), Wasserstoff dotiertes Indiumoxid (IO:H), aluminiumdotiertes Zinkoxid (AZO). Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Weiterhin kann die erste Elektrode mindestens ein Metall aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Gold, Silber, Aluminium, Kupfer. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die erste Elektrode kann insbesondere als Schicht ausgebildet sein. Die erste Elektrode kann insbesondere mittels mindestens eines Abscheidungsverfahrens hergestellt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen, thermisches Verdampfen. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Die zweite Elektrode des zweiten Schichtstapels kann insbesondere mindestens ein transparentes leitfähiges Oxid aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Indium Zinnoxid (ITO), Indium Zinkoxid (IZO), Fluor dotiertes Zinnoxid (FTO), Wasserstoff dotiertes Indiumoxid (IO:H), aluminiumdotiertes Zinkoxid (AZO). Weiterhin kann die zweite Elektrode mindestens ein Metall aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Gold, Silber, Aluminium, Kupfer. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die zweite Elektrode kann insbesondere eine Kombination von zwei oder mehreren Materialien aufweisen. Die Kombination kann zwei oder mehrere Materialien aufeinander und/oder zwei oder mehrere Materialien nebeneinander umfassen. Insbesondere kann die Kombination schmale Goldlinien auf einer durchgehenden ITO-Schicht umfassen. Die zweite Elektrode kann insbesondere als Schicht ausgebildet sein. Die zweite Elektrode kann insbesondere mittels mindestens eines Abscheidungsverfahrens hergestellt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen, thermisches Verdampfen. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode können mindestens ein leitfähiges Oxid aufweisen und können eine Schichtdicke von 15 nm bis 300 nm, vorzugsweise von 50 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt von 100 nm bis 150 nm, aufweisen. Die erste Elektrode und/oder die zweite Elektrode können weiterhin mindestens ein Metall aufweisen und können eine Schichtdicke von 10 nm bis 200 nm, vorzugsweise von 50 nm bis 100 nm aufweisen.
  • Der Begriff „Rekombinationsschicht“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Schicht einer Solarzelle, in welcher eine Rekombination stattfindet, d.h. eine spontane Wiedervereinigung von Elektronen mit Loch. Die Rekombinationsschicht kann insbesondere mindestens ein transparentes leitfähiges Oxid aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Indium Zinnoxid (ITO), Indium Zinkoxid (IZO), Fluor dotiertes Zinnoxid (FTO), Wasserstoff dotiertes Indiumoxid (IO:H), aluminiumdotiertes Zinkoxid (AZO). Weiterhin kann die Rekombinationsschicht mindestens ein Metall aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Gold, Silber, Aluminium, Kupfer. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die Rekombinationsschicht kann insbesondere eine Kombination von zwei oder mehreren Materialien aufweisen. Die Kombination kann zwei oder mehrere Materialien aufeinander und/oder zwei oder mehrere Materialien nebeneinander umfassen. Die Rekombinationsschicht kann insbesondere mittels mindestens eines Abscheidungsverfahrens hergestellt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen, thermisches Verdampfen. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich denkbar. Die Rekombinationsschicht kann mindestens ein leitfähiges Oxid aufweisen und kann eine Schichtdicke von 1 nm bis 100 nm, vorzugsweise von 5 nm bis 50 nm, besonders bevorzugt von 10 nm bis 20 nm, aufweisen. Die Rekombinationsschicht kann weiterhin mindestens ein Metall aufweisen und kann eine Schichtdicke von 1 nm bis 10 nm, vorzugsweise von 2 nm bis 5 nm aufweisen.
  • Die Begriffe „Lochtransportschicht“ und „Elektronentransportschicht“ bezeichnen grundsätzlich beliebige Ladungstransportschichten, welche eine Bewegung der entsprechenden Ladungsträger ermöglichen. Die Lochtransportschicht kann mindestens ein organisches Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Polymer, PTAA (poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]), PEDOT:PSS (poly(ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate)), Poly-TPD (poly[ N , N '-bis(4-butylphenyl)- N , N ‚bis(phenyl)benzidine]), P3HT (poly(3-hexylthiophene)). Weiterhin kann die Lochtransportschicht mindestens ein Material basierend auf kleinen Molekülen, insbesondere Spiro-OMeTAD (2,2‘,7,7'-tetraakis-(N,N-di-4-methoxyphenylamino)- 9,9'-spirobifluorene), aufweisen. Weiterhin kann die Lochtransportschicht mindestens eine selbstorganisierende Monoschicht aufweisen ausgewählt aus der Gruppe: 2PAcz (([2-(9H-carbazol-9-yl)ethyl] Phosphonsäure)), (7)MeO-2PACz ([2-(3,6-dimethoxy-9H- carbazol-9-yl)ethyl] Phosphonsäure. Weiterhin kann die Lochtransportschicht mindestens ein anorganisches Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Metalloxid, insbesondere Kupferoxid (CuO), insbesondere Nickeloxid (NiO), Kuperiodid (CuI), Kupfer-thiocyanate (CuSCN), wobei das anorganische Material kristallin ausgebildet sein oder Nanopartikel aufweisen kann. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die Lochtransportschicht kann weiterhin dotiert sein mit einem der Materialien aus der Gruppe bestehend aus: Li-TFSI (Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide), TBP (4-tert-butylpyridine), FK209 (tris[2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine]- cobalt(III), tris[bis(trifluoromethylsulfonyl)imide]), F4-TCNQ (2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane). Die Lochtransportschicht kann insbesondere eine Kombination von zwei oder mehreren Materialien aufweisen. Die Kombination kann zwei oder mehrere Materialien aufeinander und/oder zwei oder mehrere Materialien nebeneinander und/oder eine Mischung von zwei oder mehreren Materialien umfassen. Die Lochtransportschicht kann insbesondere mittels mindestens eines Abscheidungsverfahrens hergestellt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen, thermisches Verdampfen, Rotationsbeschichtung, Rakelbeschichtung, Tintenstrahldruck. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Die Elektronentransportschicht kann mindestens ein organisches Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: PCBM (6,6-phenyl C61 butyric methyl ester), ICBA (indene-C60 bisadduct), C60. Weiterhin kann die Elektronentransportschicht mindestens ein anorganisches Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Metalloxid, insbesondere Zinnoxid (SnO2), insbesondere Titaniumoxid (TiO2), wobei das anorganische Material kristallin ausgestaltet sein kann oder Nanopartikel aufweisen kann. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die Elektronentransportschicht kann insbesondere eine Kombination von zwei oder mehreren Materialien aufweisen. Die Kombination kann zwei oder mehrere Materialien aufeinander und/oder zwei oder mehrere Materialien nebeneinander und/oder eine Mischung von zwei oder mehreren Materialien umfassen. Die Elektronentransportschicht kann insbesondere mittels mindestens eines Abscheidungsverfahrens hergestellt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen, thermisches Verdampfen, Rotationsbeschichtung, Rakelbeschichtung, Tintenstrahldruck. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Die Elektronentransportschicht, die Lochtransportschicht können jeweils eine Schichtdicke aufweisen von 0 nm bis 500 nm, vorzugsweise von 10 nm bis 200 nm. Auch andere Dimensionen sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Weiterhin kann der erste Schichtstapel und/oder der zweite Schichtstapel ein oder mehrere Pufferschichten aufweisen. Die Pufferschicht kann mindestens ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bathocuproin (BCP), Lithiumfluorid (LiF), Polyfluoren (PFN). Weiterhin kann die Pufferschicht mindestens ein anorganisches Material umfassend Nanopartikel aufweisen, wie beispielsweise basierend auf Al2O3, ZnO oder TiO2. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die Pufferschicht kann insbesondere auf der Elektrontransportschicht und/oder auf der Lochtransportschicht aufgebracht werden. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar.
  • Weiterhin kann die Pufferschicht ein Material der Lochtransportschicht oder ein Material der Elektronentransportschicht aufweisen. Die Pufferschicht kann insbesondere mindestens ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: PCBM (6,6-phenyl C61 butyric methyl ester); ICBA (indene-C60 bisadduct); C60; einem Metalloxid, insbesondere Zinnoxid (SnO2), insbesondere Titaniumoxid (TiO2). Das Metalloxid kann insbesondere kristallin ausgestaltet sein oder kann Nanopartikel aufweisen. Darüber hinaus kann die Pufferschicht mindestens ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Polymer, PTAA (poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]), PEDOT:PSS (poly(ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfona-te)), Poly-TPD (poly[ N , N '-bis(4-butylphenyl)- N , N ‚-bis(phenyl)benzidine]), P3HT (poly(3-hexylthiophene)). Weiterhin kann die Pufferschicht mindestens ein Material basierend auf kleinen Molekülen, insbesondere Spiro-OMeTAD (2,2‘,7,7'-tetraakis-(N,N-di-4-methoxyphenylamino)- 9,9'-spirobifluorene), aufweisen. Weiterhin kann die Pufferschicht mindestens eine selbstorganisierende Monoschicht aufweisen ausgewählt aus der Gruppe: 2PAcz (([2-(9H-carbazol-9-yl)ethyl] Phosphonsäure)), (7)MeO-2PACz ([2-(3,6-dimethoxy-9H- carbazol-9-yl)ethyl] Phosphonsäure. Weiterhin kann die Pufferschicht mindestens ein anorganisches Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Metalloxid, insbesondere Kupferoxid (CuO), insbesondere Nickeloxid (NiO), Kuperiodid (CuI), Kupfer-thiocyanate (CuSCN), wobei das anorganische Material kristallin ausgebildet sein oder Nanopartikel aufweisen kann. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die Pufferschicht kann weiterhin dotiert sein mit einem der Materialien aus der Gruppe bestehend aus: Li-TFSI (Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide), TBP (4-tert-butylpyridine), FK209 (tris[2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine]- cobalt(III), tris[bis(trifluoromethylsulfonyl)imide]), F4-TCNQ (2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane).
  • Die Pufferschicht kann eine Schichtdicke aufweisen von 0 nm bis 30 nm, vorzugsweise von 10 nm bis 20 nm. Auch andere Dimensionen sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Weiterhin kann der erste Schichtstapel und/oder der zweite Schichtstapel ein oder mehrere Passivierungsschichten aufweisen. Die Passivierungsschicht kann mindestens ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: PEAI/PEABr/PEACl (Phenylethylammonium Iodid/Bromid/Chlorid), OAI/OABr/OACl (Octylammonium Iodid/Bromid/Chlorid), BAI/BABr/BACl (Butylammonium Iodid/Bromid/Chlorid), LiF (Lithiumfluorid), PMMA (poly(methyl methacrylate)), Al2O3 (Aluminiumoxid), Lewis-Basen, Lewis-Säuren. Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die Passivierungsschicht kann beispielsweise auf der Elektrontransportschicht und/oder auf der Lochtransportschicht aufgebracht werden. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar. Die Passivierungsschicht kann zur Oberflächenfunktionalisierung verwendet werden. Dadurch werden grundsätzlich chemische Eigenschaften der angrenzenden Schicht verändert. Die Passivierungsschicht kann insbesondere mittels mindestens eines Abscheidungsverfahrens hergestellt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Rotationsbeschichtung, thermisches Verdampfen, Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen, Rakelbeschichtung, Tintenstrahldruck. Auch andere Verfahren sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Die Passivierungsschicht kann eine Schichtdicke von 1 nm bis 10 nm, vorzugsweise von 2 nm bis 5 nm, aufweisen.
  • Wie oben ausgeführt, wird in Schritt c) der erste Schichtstapel auf den zweiten Schichtstapel aufgebracht. Der Begriff „Aufbringen“ bezeichnet in diesem Zusammenhang ein Übereinanderlegen der beiden Schichtstapel.
  • Der erste Schichtstapel kann eine erste abschließende Schicht aufweisen. Der zweite Schichtstapel kann eine zweite abschließende Schicht aufweisen. Der Begriff „abschließende Schicht“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Schicht eines Schichtstapels oder eines Schichtaufbaus mit mehreren übereinanderliegenden Schichten, welche mit einer Längsseite der Schicht an eine äußere Umgebung des Schichtstapels oder des Schichtaufbaus angrenzt. In Schritt c) kann der erste Schichtstapel auf dem zweiten Schichtstapel derart aufgebracht werden, dass die erste abschließende Schicht des ersten Schichtstapels und die zweite abschließende Schicht des zweiten Schichtstapels aufeinander aufliegen. Bezüglich des Begriffs „aufeinander aufliegen“ wird in analoger Weise auf die Definition des Begriffs „übereinanderliegend“ oben verwiesen.
  • Die Perowskitschicht kann die erste abschließende Schicht ausbilden und die Elektronentransportschicht oder die Lochtransportschicht kann die zweite abschließende Schicht ausbilden. Dies kann auch in umgekehrter Weise erfolgen, d.h. die Perowskitschicht kann die zweite abschließende Schicht ausbilden und die Elektronentransportschicht oder die Lochtransportschicht kann die erste abschließende Schicht ausbilden. Weiterhin können die erste abschließende Schicht oder die zweite abschließende Schicht jeweils Pufferschichten sein.
  • Es können die erste Schicht und/oder die zweite Schicht auf weitere Schichten des ersten Schichtstapels oder des zweiten Schichtstapels aufgebracht werden. Die erste Schicht und/oder die zweite Schicht müssen daher nicht zwingend auf die Perowskitschicht aufgebracht werden. Durch die Laminierung können die erste Schicht und/oder die zweite Schicht grundsätzlich auf die Perowskitschicht aufgebracht werden. Es können grundsätzlich anorganische Lochtransportschichten und/oder Elektronentransportschichten aus einer Vakuumphase hergestellt werden. Hier kann eine hohe Qualität sowie eine kompakte Beschaffenheit vorliegen. Dies ist mit Materialien aus der Flüssigphase, welche beispielsweise Nanopartikel verwenden und damit immer poröse Schichten erzeugen, grundsätzlich nicht oder nur bedingt möglich. Kompakte Schichten können grundsätzlich für eine Stabilität der Bauelementarchitektur beitragen. Weiterhin kann die Perowskitschicht auf die erste Schicht und/oder auf die zweite Schicht aufgebracht werden. Es sind jedoch auch andere Ausführungen denkbar.
  • Wie oben ausgeführt, wird in Schritt d) der erste Schichtstapel mit dem zweiten Schichtstapel laminiert. Der Begriff „Laminieren“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges stoffschlüssiges, thermisches Fügeverfahren von mindestens zwei Elementen, insbesondere ohne weitere Hilfsmaterialien wie Klebstoffe. Die zwei Elemente können aufeinanderliegend in eine Heißpresse eingebracht werden und das Fügeverfahren kann unter Einwirkung von Temperatur und Druck ausgeführt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Laminieren“ insbesondere ein beliebiges stoffschlüssiges, thermisches Fügeverfahren von der ersten abschließenden Sicht des ersten Schichtstapels mit der zweiten abschließenden Schicht des zweiten Schichtstapels. Der Begriff „mechanische Verbindung“ bezeichnet grundsätzlich eine Verbindung zwischen zwei oder mehreren Elementen, derart, dass ein Voneinanderlösen der zwei oder mehreren Elemente in einem bestimmungsgemäßen Gebrauch der Elemente verhindert ist. Der Begriff „elektrische Verbindung“ bezeichnet grundsätzlich eine Verbindung zwischen zwei oder mehreren Elementen, derart, dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Elementen ausgebildet ist, d.h. dass ein Ladungsträger über einen Kontaktbereich zwischen den Elementen transportiert werden kann. Während des Schritts d) können grundsätzlich auch mehr als zwei Schichtstapel miteinander laminiert werden. Insbesondere können der erste Schichtstapel und der zweite Schichtstapel mit mindestens einem weiteren Schichtstapel, insbesondere mindestens einem dritten Schichtstapel, während des Schritts d) laminiert werden.
  • Für die Laminierung können der erste Schichtstapel und der zweite Schichtstapel in eine Heißpresse eingebracht werden. Unter einer Einwirkung von Druck und Temperatur kann die Perowskitschicht rekristallisieren mit dem Ergebnis der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Schichtstapel und dem zweiten Schichtstapel. Die Heißpresse kann eine erste Platte und eine zweite Platte aufweisen. Die erste Platte und die zweite Platte können bei einem Haltedruck, insbesondere von 5 MPa bis 20 MPa, zunächst erwärmt werden. Bei einem Erreichen einer Prozesstemperatur kann der Druck auf einen Prozessdruck erhöht werden. Die Prozesstemperatur kann insbesondere zwischen 50 °C und 300 °C, insbesondere zwischen 60 °C und 150 °C, liegen. Der Prozessdruck kann insbesondere zwischen 10 MPa und 250 MPa, insbesondere zwischen 20 MPa und 150 MPa, liegen. Der Prozess kann insbesondere über eine Dauer von 1 s bis 2 h, insbesondere von 5 min bis 30 min, erfolgen. Beispielsweise kann Schritt d) bei einer Prozesstemperatur von 90 °C, einem Prozessdruck von 80 MPa und bei einer Dauer von 10 min erfolgen. Anschließend kann die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle heruntergekühlt und der Druck abgebaut werden. Die Reihenfolge kann dabei variieren. Beispielsweise kann die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle zunächst heruntergekühlt und anschließend kann der Druck abgebaut werden. Alternativ kann zunächst der Druck abgebaut werden und anschließend kann die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle heruntergekühlt werden.
  • Wie oben ausgeführt, bildet die Perowskitschicht entweder die Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels oder des zweiten Schichtstapels aus. Der Begriff „Laminat ausbildende Schicht“ bezeichnet grundsätzlich eine Schicht des ersten Schichtstapels, welche unter Einwirkung von Temperatur und Druck stoffschlüssig mit einer Schicht des zweiten Schichtstapels verbunden wird. Darüber hinaus kann der Begriff „Laminat ausbildende Schicht“ eine Schicht des zweiten Schichtstapels bezeichnen, welche unter Einwirkung von Temperatur und Druck stoffschlüssig mit einer Schicht des ersten Schichtstapels verbunden wird. In einem ersten Ausführungsbeispiel kann die Perowskitschicht die Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels ausbilden und die Laminat ausbildende Schicht des zweiten Schichtstapels kann keine Perowskitschicht sein. In einem zweiten Ausführungsbeispiel kann die Perowskitschicht die Laminat ausbildende Schicht des zweiten Schichtstapels ausbilden und die Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels kann keine Perowskitschicht sein. Insbesondere kann die Laminat ausbildende Schicht die erste abschließende Schicht des ersten Schichtstapels oder die zweite abschließende Schicht des zweiten Schichtstapels sein. Weiterhin kann die Laminat ausbildende Schicht die erste abschließende Schicht des ersten Schichtstapels oder die zweite abschließende Schicht des zweiten Schichtstapels sein und kann eine Oberflächenbehandlung umfassen. Alternativ kann auf der Perowskitschicht eine weitere Schicht aufgebracht sein. Die weitere Schicht kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einer Pufferschicht, einer Passivierungsschicht. Auch weitere Ausführungsbeispiele sind grundsätzlich denkbar. Insbesondere kann die Perowskitschicht eine Schicht sein ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: der ersten abschließenden Schicht des ersten Schichtstapels; der zweiten abschließenden Schicht des zweiten Schichtstapels; einer Schicht des ersten Schichtstapels, welche sich an die erste abschließende Schicht anschließt; einer Schicht des zweiten Schichtstapels, welche sich an die zweite abschließende Schicht anschließt. Die Schicht des ersten Schichtstapels, welche sich an die erste abschließende Schicht anschließt, und die Schicht des zweiten Schichtstapels, welche sich an die zweite abschließende Schicht anschließt, können auch als unter der ersten bzw. zweiten abschließenden Schicht liegende Schichten bezeichnet werden. Der erste Schichtstapel und/oder der zweite Schichtstapel können darüber hinaus optional noch weitere Perowskitschichten umfassen.
  • Durch ein mehrfaches Laminieren kann die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle in einer monolithischen (n+1)-Terminal Verschaltung hergestellt werden, wobei n einer Anzahl der Absorber-Schichten entspricht. So kann eine Serien- Verschaltung mit (n+1) Kontakten hergestellt werden. Eine Kontaktierung und/oder Verschaltung jeder Elektrode oder zwischen Elektroden kann durch ein Versetzen der Schichtstapel erfolgen. Auch andere Ansätze sind grundsätzlich denkbar.
  • Vor Durchführung des Schritts d) kann das Perowskit der Perowskitschicht in fester Phase vorliegen. Der Begriff „Phase“ bezeichnet dabei einen Aggregatzustand eines Stoffes, welches sich durch eine bloße Änderung von Temperatur und/oder Druck in einen anderen Aggregatzustand umwandeln kann. Die Perowskitschicht kann daher eine feste Schicht sein. Weiterhin können weitere Schichten des ersten Schichtstapels, insbesondere die erste Elektrode und/oder die erste Schicht, und/oder weitere Schichten des zweiten Schichtstapels, insbesondere die zweite Elektrode, und/oder die Absorberschicht, und/oder die Rekombinationsschicht und/oder die Pufferschicht und/oder die zweite Schicht, vor Durchführung des Schritts d) in fester Phase vorliegen. Während des Schritts d) kann eine Verbindung zwischen dem ersten Schichtstapel und dem zweiten Schichtstapel durch ein Rekristallisieren der festen Perowskitschicht erfolgen. Bei den Schritten a) bis d) kann es sich um kleberfreie Verfahrensschritte handeln. Der Begriff „kleberfreier Verfahrensschritt“ bezeichnet dabei grundsätzlich einen Verfahrensschritt, welcher ohne Verwendung oder Einsatz eines beliebigen Klebstoffs erfolgt. Auf eine Verwendung eines zusätzlichen Klebstoffs, auch als Zusatz in anderen Schichten des Stapels, kann verzichtet werden. Dadurch kann eine zusätzliche Klebstoffschicht entfallen. In der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle können insbesondere nur optische und elektrische funktionale Schichten vorliegen. Zusätzliche optische, mechanische und/oder elektrische Verluste können daher grundsätzlich vermieden werden. Dies kann grundsätzlich zu einer hohen Stabilität der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle führen. Weiterhin kann grundsätzlich der Wirkungsgrad der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle erhöht werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es sich somit um einen skalierbaren Prozess handeln, da keine Flüssigphase bei der Verbindung des ersten Schichtstapels mit dem zweiten Schichtstapel vorliegt. Weiterhin kann eine einfache Bauelementstruktur vorliegen. Herstellungskosten können grundsätzlich reduziert werden.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist grundsätzlich eine Herstellung von Perowskit-basierten Mehrfachsolarzellen mit unterschiedlichen Konfigurationen möglich. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht neue Konfigurationen des ersten Schichtstapels und/oder des zweiten Schichtstapels, wie sie mit existierenden Verfahren grundsätzlich nicht zugänglich sind.
  • Durch das Laminieren können Elektronentransportschichten und/oder Lochtransportschichten auch aus kompakten und/oder zusammenhängenden Schichten hergestellt werden. Insbesondere kann es sich bei den Schichten um nicht-poröse Schichten handeln. Insbesondere kann sich bei den Schichten nicht um Nano- und/oder Mikropartikel-basierte Schichten handeln. Es lassen sich insbesondere Kombinationen herstellen, welche Perowskit, eine Elektronentransportschicht mit mindestens einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: SnO2, TiO2, Cadmium-Selen Quantenpunkte (CdxSey), Wolframoxid (WxOy), Strontiumtitanat (SrTiO3), Zinnoxid (ZnO), sowie eine Lochtransportschicht mit mindestens einem weiteren Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Nickeloxid (NiOx), (Kupferoxid) CU2O, Kupferthiocyanat (CuSCN), Kupferoxid (CuOx), Kupfer-Chrom-Oxid (Cu:CrOx), Molybdän(VI)-oxid (MoO3), Vanadiumoxid (VxOy), Nickelphthalocyanin (NiPc) aufweisen.
  • Es sind somit grundsätzlich neue Freiheitsgrade in der Prozessabfolge des Herstellungsverfahrens möglich. Darüber hinaus sind grundsätzlich schnellere Herstellungsprozessabfolgen möglich. Weiterhin können grundsätzlich niedrigere Prozesstemperaturen, bzw. ein niedriger Energieeinsatz, mechanisch stabile Bauelemente und/oder stabile Bauelementarchitekturen erzielt werden.
  • Die Perowskitschicht kann eine Schichtdicke von 800 nm bis 10 µm, insbesondere von 1 µm bis 5 µm, aufweisen. Weiterhin kann die Perowskitschicht eine Schichtdicke von 50 nm bis 800 nm, insbesondere von 500 nm bis 600 nm, aufweisen. Durch eine dicke Perowskitschicht kann eine Textur bzw. eine Rauheit an einer Oberseite von der Absorberschicht ausgeglichen werden und für eine zumindest nahezu vollständige Bedeckung sorgen. Dabei kann sich die Perowskitschicht der Textur der Absorberschicht anpassen und kann an einer der Textur der Absorberschicht abgewandten Seite eine definierte/kontrollierte Textur, wie beispielsweise eine planare, eine raue oder eine strukturierte Textur, aufweisen. Es kann auf dem ersten Schichtstapel oder auf dem zweiten Schichtstapel eine dicke Perowskitschicht aufgebracht werden, die sich im Laminierungsprozess der Textur der Absorberschicht zumindest nahezu ohne Fehlstellen anpasst. Dies ist mit anderen Verfahren grundsätzlich nicht möglich. Eine Lichtausbeute und/oder eine winkelabhängige Lichtausbeute und damit der Wirkungsgrad der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle können damit erhöht werden.
  • Zudem kann ein Schichtstapel grundsätzlich mehrfach laminiert werden. Insbesondere kann ein Schichtstapel mehrfach auf einen anderen Schichtstapel laminiert werden. Dazu kann ein Substrat, beispielsweise ein planarer Silizium-Wafer, ein planares Glas, oder ein anderes Substrat eingesetzt werden, auf dem beispielsweise eine Antihaftschicht aus Polydimethylsiloxan (PDMS), Polytetrafluorethylen (PTFE), FTO, ITO, SnO2, NiOx aufgebracht werden kann. Auch weitere Schichten, von welchem sich der Schichtstapel als Einheit nach dem Laminieren wieder von der Antihaftschicht ablösen lässt, sind grundsätzlich möglich. Durch Mehrfachlaminieren von einem Schichtstapel auf einen weiteren Schichtstapel kann eine Mehrfachsolarzelle hergestellt werden, die beispielsweise mehr als zwei Absorber-Schichten besitzen kann.
  • Die Perowskitschicht kann als eine planare Schicht ausgebildet werden. Insbesondere kann durch Laminieren einer ablösbaren Schicht auf die Perowskitschicht eine planare Ausbildung der Perowskitschicht erzeugt werden. Eine Limitierung in der Prozessierung der Mehrfachsolarzelle durch eine raue Perowskitschicht kann somit vermieden werden.
  • Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle kann insbesondere mehr als zwei Absorber aufweisen. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle mit mehr als zwei Absorbern kann insbesondere mehr als zwei Schichtstapel aufweisen, welche miteinander laminiert werden. Ein Wirkungsgrad der Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle kann somit erhöht werden. Insbesondere kann die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle mehr als zwei Absorber aufweisen. Auch andere Ausgestaltungen sind grundsätzlich denkbar. Beispielsweise kann die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle drei Absorber aufweisen, eine Perowskitschicht, eine erste Absorberschicht und eine zweite Absorberschicht. Die erste und/oder die zweite Absorberschicht können ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Perowskit, kristallines oder amorphes Silizium, Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS), Cadmiumtellurid (CdTe), Gallium-Arsenid (GaAs), Germanium (Ge), Indiumgalliumarsenid (InGaAs), Indiumgalliumphosphid (InGaP). Auch andere Materialien sind grundsätzlich denkbar. Die Schichtstapel können insbesondere aufeinander angeordnet sein.
  • In einem weiteren Aspekt wird eine Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle vorgeschlagen. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle umfasst mindestens einen ersten Schichtstapel. Der erste Schichtstapel weist mindestens ein Substrat, mindestens eine erste Elektrode und mindestens eine erste Schicht auf. Weiterhin umfasst die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle mindestens einen zweiten Schichtstapel. Der zweite Schichtstapel weist mindestens eine zweite Elektrode, mindestens eine Absorberschicht und mindestens eine zweite Schicht auf. Weiterhin kann der zweite Schichtstapel eine Rekombinationsschicht aufweisen. Der erste Schichtstapel ist aufgebracht auf den zweiten Schichtstapel. Der erste Schichtstapel ist mit dem zweiten Schichtstapel derart laminiert, dass mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer mechanischen, einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Schichtstapel und dem zweiten Schichtstapel ausbildet ist. Die erste Schicht und die zweite Schicht sind jeweils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Lochtransportschicht, einer Elektronentransportschicht, einer Pufferschicht, einer Rekombinationsschicht, einer Elektrodenschicht. Der erste Schichtstapel oder der zweite Schichtstapel weist eine Perowskitschicht auf. Die Perowskitschicht bildet entweder eine Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels oder des zweiten Schichtstapels aus.
  • Die Perowskit-Silizium-Mehrfachsolarzelle ist herstellbar mit dem Verfahren zur Herstellung einer Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle, wie es bereits beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird. Hinsichtlich weiterer Details zu Ausgestaltungen und Ausführungen der Perowskit-Silizium-Mehrfachsolarzelle kann daher in analoger Weise auf die obige und auf die folgende Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung einer Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle verwiesen werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle kann das Substrat aus Glas hergestellt sein. Das Substrat kann eine Dicke von 1 mm aufweisen. Die erste Elektrode kann Indiumzinnoxid umfassen. Die erste Elektrode kann eine Dicke von 100 nm oder von 150 nm aufweisen. Die Elektronentransportschicht kann Zinnoxid (SnO2) umfassen. Die Elektronentransportschicht kann eine Dicke von 10 nm oder von 20 nm umfassen. Die Perowskitschicht kann eine Dicke von 350 nm oder von 700 nm aufweisen. Die Lochtransportschicht kann PTAA (poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]) umfassen und eine Dicke von 5nm oder von 10 nm aufweisen. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle kann eine weitere Lochtransportschicht aufweisen. Die weitere Lochtransportschicht kann Nickeloxid (NiOx) umfassen. Die weitere Lochtransportschicht kann eine Dicke von 10 nm oder von 20 nm aufweisen. Die Rekombinationsschicht kann Indiumzinnoxid umfassen. Die Rekombinationsschicht kann eine Dicke von 15 nm oder von 70 nm aufweisen. Weiterhin kann die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle eine Silizium-Solarzelle umfassen. Die Silizium-Solarzelle kann eine Dicke von 200µm oder von 300µm aufweisen.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle kann das Substrat aus Glas hergestellt sein. Das Substrat kann eine Dicke von 1 mm aufweisen. Die erste Elektrode kann Indiumzinnoxid umfassen. Die erste Elektrode kann eine Dicke von 100 nm aufweisen. Die Elektronentransportschicht kann Zinnoxid (SnO2) umfassen. Die Elektronentransportschicht kann eine Dicke von 10 nm umfassen. Die Perowskitschicht kann eine Dicke von 350 nm aufweisen. Die Lochtransportschicht kann Nickeloxid (NiOx) umfassen. Die Lochtransportschicht kann eine Dicke von 10 nm aufweisen. Die Rekombinationsschicht kann Indiumzinnoxid umfassen. Die Rekombinationsschicht kann eine Dicke von 15 nm aufweisen. Weiterhin kann die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle eine Silizium-Solarzelle umfassen. Die Silizium-Solarzelle kann eine Dicke von 200 µm aufweisen. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle kann eine weitere Rekombinationsschicht aufweisen. Die weitere Rekombinationsschicht kann Indiumzinnoxid umfassen. Die weitere Rekombinationsschicht kann eine Dicke von 15 nm aufweisen. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle kann die weitere Lochtransportschicht aufweisen. Die weitere Lochtransportschicht kann PTAA (poly[bis(4-phenyl)(2,4,6-trimethylphenyl)amine]) umfassen. Die weitere Lochtransportschicht kann eine Dicke von 5 nm aufweisen. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle kann eine Absorberschicht aufweisen. Die Absorberschicht kann Perowskit umfassen. Die Absorberschicht kann eine Dicke von 300 nm aufweisen. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle kann eine weitere Elektronentransportschicht aufweisen. Die weitere Elektronentransportschicht kann Zinnoxid (SnO2) umfassen. Die weitere Elektronentransportschicht kann eine Dicke von 10 nm aufweisen. Die zweite Elektrode kann Indiumzinnoxid umfassen. Die zweite Elektrode kann eine Dicke von 100 nm aufweisen. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle kann ein weiteres Substrat aufweisen. Das weitere Substrat kann aus Polyethylennaphthalat hergestellt sein. Das weitere Substrat kann eine Dicke von 125 µm aufweisen.
  • Die vorgeschlagenen Vorrichtungen und die vorgeschlagenen Verfahren weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf.
  • So können Materialinkompatibilitäten grundsätzlich reduziert werden, und es kann grundsätzlich eine Freiheit in der Wahl der Herstellungsprozesse der einzelnen Schichten gewonnen werden. Eine Limitierung in der Auswahl der Ladungstransportschichten, Elektroden und Rekombinationsschicht durch eine sequenzielle Herstellung kann entfallen. Es ist möglich, den Perowskit-Absorber der Perowskit-Solarzelle auf eine Silizium-Solarzelle zu laminieren und dadurch eine Tandem-Perowskit-Silizium-Solarzelle herzustellen. In den beiden separaten Schichtstapeln können wesentlich robustere und stabilere Oxid-Ladungsträgertransportschichten eingebaut werden. Auch eine vergrößerte Auswahl von Materialien von weiteren Ladungsträgertransportschichten sowie von Elektroden-, Puffer-, Passivierungs,-Kontakt- und/oder Verkapselungsschichten kann ermöglicht werden. Elektroden-, Puffer- und/oder Passivierungsschichten können grundsätzlich unter der Perowskitschicht des ersten Schichtstapels und/oder des zweiten Schichtstapels mit höheren Temperaturen prozessiert werden. Eigenschaften der Elektroden-, Puffer- und/oder Passivierungsschichten, welche mit höheren Temperaturen prozessiert werden, können grundsätzlich im Vergleich zu Elektroden-, Puffer- und/oder Passivierungsschichten, welche bei niedrigeren Temperaturen auf einem Schichtstapel prozessiert werden, verbessert sein. Es kann weiterhin grundsätzlich eine verbesserte Langzeitstabilität von Perowskit-basierten Mehrfachsolarzellen erzielt werden.
  • Das Laminierungsverfahren ist grundsätzlich besonders geeignet für Aufskalierungsprozesse wie beispielsweise einer Rolle-zu-Rolle-Fertigung. Zudem kann eine Parallelisierung durch die getrennte Herstellung der Schichtstapel erreicht werden. Die größere Materialauswahl bringt insbesondere eine größere Auswahl an möglichen Prozessen zur Herstellung der Schichten. Durch die Laminierung wird die Prozessauswahl vergrößert. Durch einen Einsatz von Materialien in fester Phase, insbesondere während des Laminierens, sind grundsätzlich skalierbare Prozesse möglich. Homogenitätsprobleme bei Flüssigphasenprozessen können damit vermieden werden. Mehrfachsolarzellen können grundsätzlich bei gleichzeitigem hohen Durchsatz preiswert hergestellt werden.
  • Durch die Laminierung werden grundsätzlich neue Solarzellenarchitekturen möglich. Dies eröffnet grundsätzlich die Möglichkeit auf höhere Wirkungsgrade sowie eine verbesserte Stabilität.
  • Dass die Perowskitschicht entweder eine Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels oder des zweiten Schichtstapels ausbildet, führt grundsätzlich zu einer freien Materialauswahl für die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle sowie zu einer freien Auswahl der Abscheidungsverfahren für die Abscheidung der Lochtransportschicht, der Elektronentransportschicht, der Pufferschicht, der Rekombinationsschicht oder der Elektrode. Grundsätzlich kann auf die Perowskitschicht eine ladungsträgerselektive Schicht, insbesondere die Lochtransportschicht oder die Elektronentransportschicht, und eine Elektrode/Rekombinationsschicht aufgebracht werden. Durch das Laminieren können die benötigten Schichten zeitlich betrachtet davor und/oder räumlich betrachtet unter der Perowskitschicht hergestellt werden. Dies kann grundsätzlich Inkompatibilitäten minimieren und eine Auswahl von möglichen Materialien und/oder Herstellungsverfahren für die Schichten der Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle vergrößern. Zudem kann die Materialauswahl der weiteren Laminat ausbildenden Schicht grundsätzlich vergrößert werden, da diese nicht zwingend auf der Perowskitschicht hergestellt werden muss, sondern auf jeweils einem der zu laminierenden Schichtstapel appliziert werden kann.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • 1A bis 1D ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle;
    • 2A bis 2H exemplarische Ausführungsbeispiele des ersten Schichtstapels und des zweiten Schichtstapels; und
    • 3 ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle.
  • 1A bis 1D zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle 110. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle 110 ist in 1C dargestellt. 1A zeigt einen ersten Schichtstapel 112 und einen zweiten Schichtstapel 114. 1B zeigt das Laminieren des ersten Schichtstapels 112 und des zweiten Schichtstapels 114, und 1D zeigt ein exemplarisches Beispiel von Prozessparametern in einer graphischen Auftragung.
  • Der erste Schichtstapel 112, wie in 1A dargestellt, ist auf einem Substrat 116 aufgebracht. Der erste Schichtstapel 112 weist eine erste Elektrode 118 auf, welche als Schicht auf dem Substrat 116 ausgebildet sein kann. Weiterhin weist der erste Schichtstapel 112 eine erste Schicht 120 auf. Die erste Schicht 120 kann auf der ersten Elektrode 118 ausgebildet sein. Die erste Schicht 120 kann in diesem Ausführungsbeispiel eine Lochtransportschicht 122 sein. Weiterhin kann in diesem Ausführungsbeispiel der erste Schichtstapel 112 eine Perowskitschicht 124 aufweisen. Die Perowskitschicht 124 kann eine erste abschließende Schicht 126 des ersten Schichtstapels 112 ausbilden.
  • Der zweite Schichtstapel 114 kann eine zweite Elektrode 128 aufweisen. Weiterhin weist der zweite Schichtstapel 114 eine Absorberschicht 130 auf. Die Absorberschicht 130 kann auf der zweiten Elektrode 128 ausgebildet sein. Weiterhin weist der zweite Schichtstapel 114 eine Rekombinationschicht 132 auf. Die Rekombinationschicht 132 kann auf der Absorberschicht 130 ausgebildet sein. Weiterhin weist der zweite Schichtstapel 114 eine zweite Schicht 134 auf. Die zweite Schicht 134 kann in diesem Ausführungsbeispiel eine Elektronentransportschicht 136 sein. Die zweite Schicht 134 kann auf der Rekombinationsschicht 132 ausgebildet sein. Die zweite Schicht 134 kann eine zweite abschließende Schicht 138 des zweiten Schichtstapels 114 ausbilden.
  • Wie in 1B dargestellt, können für die Laminierung der erste Schichtstapel 112 und der zweite Schichtstapel 114 in eine Heißpresse eingebracht werden. Der erste Schichtstapel 112 und der zweite Schichtstapel 114 können derart aufeinander gebracht werden, dass die erste abschließende Schicht 126 des ersten Schichtstapels 112 und die zweite abschließende Schicht 138 des zweiten Schichtstapels 114 aufeinander aufliegen. In 1B sind eine untere Platte 140 und eine obere Platte 142 der Heißpresse dargestellt. Unter Druck und Temperatur kann die Perowskitschicht rekristallisieren, und es kann sich eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem ersten Schichtstapel 112 und dem zweiten Schichtstapel 114 ausbilden.
  • In 1C ist die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle 110 dargestellt. Einfallendes Licht ist schematisch mit Pfeil 144 dargestellt.
  • In 1D sind in beispielhafter Weise die Prozessparameter Temperatur T in °C und Druck in MPa in Abhängigkeit von der Zeit t in min graphisch dargestellt. Das Verfahren kann in drei Phasen unterteilt werden. In einer Aufheizphase 146 kann die Temperatur ansteigen. In einer Laminierungsphase 148, in welcher die Rekristallisation der Perowskitschicht stattfindet, kann die Temperatur im Wesentlichen konstant gehalten werden. Zu Beginn der Laminierungsphase 148 kann ein Druckanstieg erfolgen. In einer Abkühlphase 150 kann die Temperatur kontinuierlich sinken. Während der Abkühlphase 150 kann der Druck heruntergefahren werden.
  • Die 2A bis 2H zeigen exemplarische Ausführungsbeispiele des ersten Schichtstapels 112 und des zweiten Schichtstapels 114. Der erste Schichtstapel 112 sowie der zweite Schichtstapel 114 entsprechen zumindest teilweise dem ersten Schichtstapel 112 sowie dem zweiten Schichtstapel 114 gemäß 1A, sodass auf die Beschreibung der 1A oben verwiesen werden kann.
  • Der erste Schichtstapel 112 weist in 2A die Elektronentransportschicht 136 auf, und der zweite Schichtstapel 114 weist die Lochtransportschicht 122 auf. Die Lochtransportschicht 122 bildet die zweite abschließende Schicht 138. Die Perowskitschicht 124 bildet die erste abschließende Schicht 126 aus.
  • In 2B weist der zweite Schichtstapel 114 die Perowskitschicht 124 auf. Die Perowskitschicht 124 bildet die zweite abschließende Schicht 138. Bei dem ersten Schichtstapel 112 bildet die Lochtransportschicht 122 die erste abschließende Schicht 126. Die Elektronentransportschicht 136 bildet die erste abschließende Schicht 126 aus.
  • Der erste Schichtstapel 112 und der zweite Schichtstapel 114 gemäß 2C entsprechen zumindest weitgehend dem ersten Schichtstapel 112 sowie dem zweiten Schichtstapel 114 gemäß 2B. Hier ist die erste Schicht 120 der Elektronentransportschicht 136 und die zweite Schicht 134 ist die Lochtransportschicht 122.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2D ist die zweite Schicht 134 die Elektronentransportschicht 136, welche die zweite abschließende Schicht 138 ausbildet. Der erste Schichtstapel 112 weist zwei erste Schichten 120 auf, eine innenliegende Lochtransportschicht 122 und eine Pufferschicht 137. Die Pufferschicht 137 ist auf der Perowskitschicht 124 angeordnet und bildet die erste abschließende Schicht 126.
  • Der erste Schichtstapel 112 und der zweite Schichtstapel 114 gemäß 2E entsprechen zumindest weitgehend dem ersten Schichtstapel 112 sowie dem zweiten Schichtstapel 114 gemäß 2D. Hier ist die zweite abschließende Schicht 138 die Lochtransportschicht 122. Der erste Schichtstapel 112 weist zwei erste Schichten 120 auf, eine innenliegende Elektronentransportschicht 136 und die Pufferschicht 137. Die Pufferschicht 137 ist auf der Perowskitschicht 124 angeordnet und bildet die erste abschließende Schicht 126.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2F weist der erste Schichtstapel 112 die Elektronentransportschicht 136 auf. Der zweite Schichtstapel 114 weist die Perowskitschicht 124 auf sowie zwei zweite Schichten 134, eine innenliegende Lochtransportschicht 122 und die Pufferschicht 137. Die Pufferschicht 137 bildet die zweite abschließende Schicht 138.
  • Der erste Schichtstapel 112 und der zweite Schichtstapel 114 gemäß 2G entsprechen zumindest weitgehend dem ersten Schichtstapel 112 sowie dem zweiten Schichtstapel 114 gemäß 2F. Hier ist die erste Schicht 120 die Lochtransportschicht 122. Der zweite Schichtstapel 114 weist die Perowskitschicht 124 auf sowie zwei zweite Schichten 134, eine innenliegende Elektronentransportschicht 136 und die Pufferschicht 137. Die Pufferschicht 137 bildet die zweite abschließende Schicht 138.
  • Der erste Schichtstapel 112 weist in 2H die Lochtransportschicht 122 auf, und der zweite Schichtstapel 114 weist die Elektronentransportschicht 136 auf. Die Elektronentransportschicht 136 bildet die zweite abschließende Schicht 138. Die Perowskitschicht 124 bildet die erste abschließende Schicht 126 aus.
  • 3 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel einer Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle 110. Die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle 110 weist eine zweite Elektrode 128 aus Silber auf mit einer Dicke von 100 nm. Unter einer Silizium-Solarzelle 152 ist die zweite Elektrode 128 aufgebracht. Die Silizium-Solarzelle 152 kann eine Dicke von ca. 300 µm aufweisen. Zwischen der zweiten Elektrode 128 und der Silizium-Solarzelle 152 kann sich eine ITO-Schicht mit einer Schichtdicke von 70 nm befinden (in 3 nicht dargestellt). Auf der Silizium-Solarzelle 152 ist die Rekombinationsschicht 132 mit einer Dicke von 70 nm aufgebracht. Alternativ kann die Rekombinationsschicht 132 eine Dicke von 35 nm aufweisen. Die Rekombinationsschicht 132 kann Indium Zinnoxid umfassen. Auf der Rekombinationsschicht 132 ist eine Lochtransportschicht 122 aufgebracht aus Nickeloxid mit einer Dicke von 20 nm. Auf der Lochtransportschicht 122 ist eine weitere Lochtransportschicht 122 aufgebracht aus Poly [bis (4-phenyl) (2,4,6-trim-thylphenyl) amin] mit einer Dicke von kleiner als 10 nm. Alternativ kann die weitere Lochtransportschicht 122 2PAcz (([2-(9H-carbazol-9-yl)ethyl] Phosphonsäure)) aufweisen. Auf der weiteren Lochtransportschicht 122 ist die Perowskitschicht 124 aufgebracht mit einer Dicke von 370 nm. Auf der Perowskitschicht 124 ist die Elektronentransportschicht 136 aus Zinnoxid aufgebracht mit einer Dicke von 20 nm. Die erste Elektrode 118 ist aus Indium Zinnoxid hergestellt und weist eine Dicke von 100 nm bis 150 nm auf. Das Substrat 116 bildet eine Folie aus Polyethylennaphthalat mit einer Dicke von 125 µm.
  • Bezugszeichenliste
    • 110
    Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle
    112
    erster Schichtstapel
    114
    zweiter Schichtstapel
    116
    Substrat
    118
    erste Elektrode
    120
    erste Schicht
    122
    Lochtransportschicht
    124
    Perowskitschicht
    126
    erste abschließende Schicht
    128
    zweite Elektrode
    130
    Absorberschicht
    132
    Rekombinationsschicht
    134
    zweite Schicht
    136
    Elektronentransportschicht
    137
    Pufferschicht
    138
    zweite abschließende Schicht
    140
    untere Platte
    142
    obere Platte
    144
    Pfeil
    146
    Aufheizphase
    148
    Laminierungsphase
    150
    Abkühlphase
    152
    Silizium-Solarzelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • WO 2019/173803 A1 [0009]
    • US 2020/0212243 A1 [0012]
    • EP 3244455 A1 [0015]
    • US 2016/0111223 A1 [0019]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Perowskit-basierten Mehrfachsolarzelle (110), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellen eines ersten Schichtstapels (112), wobei der erste Schichtstapel (112) mindestens ein Substrat (116), mindestens eine erste Elektrode (118) und mindestens eine erste Schicht (120) aufweist. b) Herstellen eines zweiten Schichtstapels (114), wobei der zweite Schichtstapel (114) mindestens eine zweite Elektrode (128), mindestens eine Absorberschicht (130) und mindestens eine zweite Schicht (134) aufweist; wobei in Schritt a) eine Perowskitschicht (124) in den ersten Schichtstapel (112) eingebracht wird oder in Schritt b) die Perowskitschicht (124) in den zweiten Schichtstapel (114) eingebracht wird, wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte aufweist: c) Aufbringen des ersten Schichtstapels (112) auf den zweiten Schichtstapel (114); d) Laminieren des ersten Schichtstapels (112) mit dem zweiten Schichtstapel (114), derart, dass sich mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer mechanischen, einer elektrischen Verbindung, zwischen dem ersten Schichtstapel (112) und dem zweiten Schichtstapel (114) ausbildet, wobei die Perowskit-Silizium-Mehrfachsolarzelle (110) gebildet wird; wobei die erste Schicht (120) und die zweite Schicht (134) jeweils ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: einer Lochtransportschicht (122), einer Elektronentransportschicht (136), einer Pufferschicht (137), einer Rekombinationsschicht (132), einer Elektrodenschicht, wobei die Perowskitschicht (124) entweder eine Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels (112) oder des zweiten Schichtstapels (114) ausbildet.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Schichtstapel (112) eine erste abschließende Schicht (126) aufweist, wobei der zweite Schichtstapel (114) eine zweite abschließende Schicht (138) aufweist, wobei in Schritt c) der erste Schichtstapel (112) auf dem zweiten Schichtstapel (114) derart aufgebracht wird, dass die erste abschließende Schicht (126) des ersten Schichtstapels (112) und die zweite abschließende Schicht (138) des zweiten Schichtstapels (114) aufeinander aufliegen.
  3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Perowskitschicht (124) die erste abschließende Schicht (126) ausbildet, wobei die Elektronentransportschicht (136) oder die Lochtransportschicht (122) die zweite abschließende Schicht (138) ausbildet, oder umgekehrt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (116) und/oder mindestens eine Schicht des ersten Schichtstapels (112) und/oder des zweiten Schichtstapels (114) eine texturierte Oberfläche aufweisen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Perowskit-Schicht (124) mittels mindestens eines Verfahrens auf den ersten Schichtstapel (112) oder auf den zweiten Schichtstapel (114) aufgebracht wird, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: thermische Verdampfung, Rotationsbeschichtung, Rakelbeschichtung, Tintenstrahldruck, Sprühbeschichtung, Schlitzdüsenbeschichtung, Walzenbeschichtung, Tiefdruckverfahren.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor Durchführung des Schritts d) das Perowskit der Perowskitschicht (124) in fester Phase vorliegt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Schritten a)-d) um kleberfreie Verfahrensschritte handelt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Perowskitschicht (124) eine Schichtdicke von 800 nm bis 10 µm aufweist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Perowskitschicht (124) als eine planare Schicht ausgebildet wird.
  10. Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle (110), wobei die Perowskit-basierte Mehrfachsolarzelle (110) umfasst: - mindestens einen ersten Schichtstapel (112), wobei der erste Schichtstapel (112) mindestens ein Substrat (116), mindestens eine erste Elektrode (118) und mindestens eine erste Schicht (120) aufweist; - mindestens einen zweiten Schichtstapel (114), wobei der zweite Schichtstapel (114) mindestens eine zweite Elektrode (128), mindestens eine Absorberschicht (130) und mindestens eine zweite Schicht (134) aufweist; wobei der erste Schichtstapel (112) aufgebracht ist auf den zweiten Schichtstapel (114), wobei der erste Schichtstapel (112) mit dem zweiten Schichtstapel (114) derart laminiert ist, dass mindestens eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer mechanischen, einer elektrischen Verbindung, zwischen dem ersten Schichtstapel (112) und dem zweiten Schichtstapel (114) ausbildet ist, wobei die erste Schicht (120) und die zweite Schicht (134) jeweils ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: einer Lochtransportschicht (122), einer Elektronentransportschicht (136), einer Pufferschicht (137), einer Rekombinationsschicht (132), einer Elektrodenschicht, der erste Schichtstapel (112) oder der zweite Schichtstapel (114) eine Perowskitschicht (124) aufweist, wobei die Perowskitschicht (124) entweder eine Laminat ausbildende Schicht des ersten Schichtstapels (112) oder des zweiten Schichtstapels (114) ausbildet.
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