Perowskit-Solarzelle erreicht Rekordeffizienz

Forscher der University of Sydney in Australien haben eine neue Tandem-Perowskit-Zelle entwickelt, die den Effizienzrekord für Zellen ihrer Art aufgestellt hat. Sie besteht dabei aus 2 Perowskit-Schichten und einer Silizium-Schicht, die alle übereinandergelegt und auf unterschiedliche Lichtspektren ausgelegt sind.

Die Effizienz, also wie viel der einstrahlenden Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann, liegt bei 23,3 Prozent. Das mag nach nicht sehr viel klingen, immerhin erreichen kommerzielle Module bereits solche Effizienzwerte. Zudem gilt Perowskit als ein vielversprechendes Material, um eine extrem hohe Umwandlungseffizienz zu erreichen. Der Wirkungsgrad liegt bei anderen Labortests bei weit über 30 Prozent.

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Auf die Größe kommt es an

Das Besondere an der Entwicklung in Australien ist aber die Größe der Zelle. Normalerweise werden bei solchen Effizienztests nur kleine Zellen in der Größe von maximal 1x1 Zentimeter verwendet. Diese sind für die kommerzielle Verwendung natürlich nicht zu gebrauchen. Das australische Team schaffte ihren Wert aber mit einer 16 Quadratzentimeter großen Zelle.

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Die Herstellung von größeren Perowskit-Zellen ist eine Herausforderung, weil das Material als sehr instabil gilt. Um die Stabilität zu erhöhen, ersetzte das Forschungsteam im Perowskitgitter das wenig stabile Methylammonium, das üblicherweise in hocheffizienten Perowskit-Zellen verwendet wird, durch das beständigere Rubidium. Dadurch wurden die Zellen weniger anfällig für Defekte und hielten auch länger. Auch eine neue Oberflächenbehandlung soll zur Stabilität beigetragen haben.

Kälte und Hitze kein Problem

Einen weiteren Rekord stellte eine 1x1 Zentimeter große Version der Zelle in Sachen Langlebigkeit auf. Bei einem Test, in dem die Temperatur in einem Zeitraum von 50 Tagen 200 Mal zwischen -40 und 85 Grad schwankt, konnte die Zelle noch 95 Prozent ihrer ursprünglichen Effizienz behalten. Diese lag aufgrund des kleineren Formats sogar bei 27,6 Prozent.

"Das ist die bislang größte dreifache Perowskit-Tandemzelle, die es gibt, und sie wurde von unabhängigen Labors streng getestet und zertifiziert“, sagt Professor Anita Ho-Baillie in einer Aussendung. "Das gibt uns noch mehr Zuversicht, dass die Technologie für den praktischen Einsatz skaliert werden kann." Photovoltaik könnte dadurch gleich doppelt profitieren. Perowskit ist nämlich nicht nur ein Material mit einer hohen Effizienz, sondern auch sehr günstig. Dadurch könnte Sonnenstrom in Zukunft noch billiger werden.