Durchbruch bei Perowskit-Solarzellen gelungen

Die meisten Solarzellen bestehen heutzutage aus Silizium. PV-Anlagen, die diese nutzen, haben eine hohe Lebensdauer, aber einen Wirkungsgrad, der durchschnittlich zwischen 22 bis 25 Prozent liegt.

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Hier lässt sich noch mehr Effizienz herausholen – allerdings gibt es ein physikalisches Limit. Selbst mit viel Forschung werden sich die 30 Prozent nicht knacken lassen, weshalb nach Alternativen gesucht wird.

Eine mögliche Lösung dafür ist das Mineral Perowskit. Tandem- bzw. Hybrid-Solarzellen aus Silizium und Perowskit erreichen bei Labortests bereits über 34 Prozent Effizienz. Von der Serienreife ist man aber noch weit weg: Perowskit ist nämlich empfindlich für Umwelteinflüsse –schlechte Voraussetzungen also für etwas, das 365 Tage im Jahr im Freien eingesetzt werden soll.

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Spezielle Schicht mit hoher Robustheit

Hier setzt die Forschung der Wissenschaftler der chinesischen Universität Zhejiang an. Sie haben eine Hybrid-Solarzelle entwickelt, deren Perowskit deutlich robuster ist als bisherige. Die Forscher haben dazu eine eigene Perowskit-Schicht entwickelt, die verbesserte Resistenz gegen Wasser und Hitze aufweist, berichtet PV-Magazine.

Die damit gebaute Solarzelle hat zwar nur eine Effizienz von 25,7 Prozent, aber hat nach 1.000 Stunden immer noch 98 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung. Die Leistung nimmt linear ab. Nach 5.000 Stunden waren es noch 90 Prozent.

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Grundstein für den Weg zur Serienproduktion

Die Forschenden sehen ihre Entwicklung nicht als Standalone-Solarzelle. Sie glauben, dass ihre Perowskit-Schicht zukünftig bei vielen anderen Perowskit-Solarzellen genutzt werden kann, um die Langlebigkeit zu erhöhen.

„Es könnte als eine universelle und fehlertolerante Strategie dienen, um die Leistung von Perowskit-Solarzellen in verschiedenen Szenarien zu verbessern. Das ist essenziell, um die zukünftige Serienproduktion solcher Solarzellen voranzutreiben“, so die Forschenden.

Sollte das wirklich stimmen und durch weitere Forschungen bestätigt werden, könnte ein Durchbruch im Bereich der Hybrid-Solarzellen gelungen sein und ein wichtiger Schritt zur Serienreife. Bis die erreicht ist und handelsübliche Tandem-PV-Anlagen mit mehr als 30 Prozent Effizienz gekauft werden können, dürften allerdings noch 5 bis 10 Jahre vergehen.

Die Forschungsergebnisse wurden als Studie im Nature Photonics veröffentlicht.