Durchbruch: Flexible Solarzelle ist extrem effizient

Forscher der Universität Oxford haben einen neuen Ansatz entwickelt, mit dem Solarstrom erzeugt werden kann, ohne dafür Solarzellen auf Siliziumbasis zu verwenden. Stattdessen können Alltagsobjekte wie Rucksäcke, Smartphones oder Autos mit einem stromerzeugenden Material beschichtet werden.

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Ihre Solarzelle ist dünn und flexibel genug, um auf der Oberfläche fast aller Gebäude und Gegenstände angebracht zu werden. Und auch die Effizienz kann sich sehen lassen: Das Material wandelt 27 Prozent des einfallenden Lichts in Elektrizität um und erreicht bzw. übersteigt somit erstmals die Leistung herkömmlicher Photovoltaikanlagen. Deren Effizienz liegt für gewöhnlich zwischen 22 und 25 Prozent.

Perowskit als Basis

Basis der Beschichtung ist das Mineral Perowskit, das als vielversprechender Kandidat für effizientere Photovoltaik-Module gilt. 3 hauchdünne Schichten des Materials werden übereinander gestapelt, um somit einen größeren Teil des Lichtspektrums einzufangen und die Stromausbeute zu erhöhen. Nach einem ähnlichen Prinzip funktionieren auch Tandemmodule, die Perowskit- und Silizium-Zellen kombinieren, um ihren Wirkungsgrad zu erhöhen.

"In den nur 5 Jahren, in denen wir mit unserem Material experimentiert haben, konnten wir den Wirkungsgrad von etwa 6 Prozent auf über 27 Prozent steigern", sagt Forscher Shuaifeng Hu in einer Aussendung. "Wir glauben, dass mit diesem Ansatz im Laufe der Zeit weitaus höhere Wirkungsgrade von über 45 Prozent erreicht werden können."

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Sehr flexibel

Nicht nur die Effizienz spricht für das Material, es ist auch vielseitig anwendbar. Mit einer Dicke von nur einem Mikrometer ist es etwa 150 Mal dünner als ein Silizium-Wafer. Daher muss es nicht auf Paneele angebracht werden, sondern kann auf fast jede Oberfläche aufgetragen werden. Das war auch bisher schon möglich, etwa in Form flexibler Solarfolien. Diese Folien haben allerdings den Nachteil, nicht besonders effizient zu sein - ihr Wirkungsgrad liegt meist im einstelligen Prozentbereich.

"Durch die Verwendung neuer Materialien, die als Beschichtung aufgetragen werden können, haben wir gezeigt, dass wir Silizium übertreffen können, während wir gleichzeitig an Flexibilität gewinnen. Das ist wichtig, weil es mehr Solarenergie verspricht, ohne dass so viele siliziumbasierte Paneele und Solarparks benötigt werden", sagt der Wissenschaftler Junke Wang, der auch an dem Projekt beteiligt war.

Ein Problem noch ungelöst

Die Forscher hoffen, dass Solarenergie durch ihre Entdeckung günstiger wird. Perowskit ist ein relativ häufiges Mineral und der Herstellungsprozess der Solarzellen ist vergleichsweise einfach - das Material wird einfach auf eine Oberfläche aufgedruckt.

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Ein großes Problem des Materials ist allerdings weiterhin ungelöst: Es ist sehr kurzlebig. Einige Beschichtungen haben sich im Labor in kurzer Zeit aufgelöst, weshalb die Forscher nun daran arbeiten, die Lebensdauer des Materials zu verbessern.