Forschern gelingt Durchbruch bei Perowskit-Solarzellen

In einem Versuch mit über 1.000 Stunden intensiven Sonnenlichts bei 60 Grad Celsius büßten die verbesserten Solarzellen nur weniger als fünf Prozent ihrer Leistung ein, berichteten die Forschenden im Fachblatt „Science“. Perowskit-Solarzellen holen gegenüber Silizium-basierter Fotovoltaik allmählich auf. Forscher konnten deren Effizienz bereits auf über 22 Prozent steigern, im Vergleich zu rund 25 Prozent bei Silizium-Solarzellen. Die effizientesten Perowskit-Modelle sind jedoch bisher nicht besonders langlebig, wie die EPFL am Donnerstag erläuterte.

Elektronenlöcher

Ein Knackpunkt sind Materialien, die selektiv positive Ladungen („Holes“) in der Solarzelle transportieren. Jene „Hole-Transporting-Materials“ (HTMs), mit denen sich eine Ausbeute von über 20 Prozent erreichen lässt, sind bisher teure, organische Prototypen, die sich negativ auf die Langzeit-Stabilität der Leistung auswirken. Eine vielversprechende Alternative ist Kupfer(I)-thiocyanat (CuSCN), allerdings war dessen Einsatz bisher von wenig Erfolg gekrönt. Anders ist das bei der Neuentwicklung der EPFL-Forscher Neha Arora und M. Ibrahim Dar: Zum einen entwickelten sie eine Methode, um CuSCN als hauchdünne Schicht von hoher Qualität auf die Solarzelle aufzutragen.

Zum anderen fügten sie eine zusätzliche Graphenschicht in den Aufbau der Solarzelle ein. Diese dient als Trennung zwischen der CuSCN- und einer Gold-Schicht und hält das CuSCN chemisch stabil. Selbst nach der Langzeitbesonnung von 1000 Stunden bei 60 Grad behielt dieses neue Modell über 95 Prozent seiner ursprünglichen Effizienz, schrieb die EPFL. Das sei sogar besser als die derzeit rege erforschten Perowskit-Solarzellen mit den teuren organischen HTMs.
„Das ist ein grosser Durchbruch in der Perowskit-Solarzellen-Forschung und ebnet den Weg für die breite kommerzielle Anwendung dieser vielversprechenden neuen Fotovoltaik-Technologie“, sagte Grätzel gemäss der Mitteilung.