Forscher machen Perowskit-Solarzellen 10-mal widerstandsfähiger

Solarzellen sind heute in der Regel aus Silizium. Dieses Material ist zwar langlebig, allerdings vergleichsweise teuer in der Herstellung. Zudem nähern sie sich ihrer physikalischen maximalen Effizienzgrenze von 29 Prozent. Heute sind wir bei einem Wirkungsgrad zwischen 22 bis 25 Prozent.

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Als Hoffnungsträger für ein alternatives Material gilt das Mineral Perowskit. Solarzellen daraus haben 2 Vorteile gegenüber herkömmlichen Silizium-Solarzellen. Sie sind kostengünstiger in der Herstellung und können theoretisch eine höhere Effizienz von 31 Prozent erreichen. 

Das Hauptproblem der Perowskit-Solarzellen war bisher ihre geringe Haltbarkeit. Umwelteinflüsse wie Hitze, Feuchtigkeit und Sonnenlicht lassen die Zellen schnell altern.

Schicht auf Basis von Amidinen

Forschenden der Northwestern University ist nun ein großer Fortschritt gelungen, Perowskit-Solarzellen haltbarer zu machen. Davon berichtet die Universität selbst auf ihrer Webseite. Möglich wurde das mit einer Schutzschicht auf Basis von Amidinen. In Versuchen war die neue Beschichtung 10-mal widerstandsfähiger gegenüber Zersetzung als herkömmliche Beschichtungen auf Ammoniumbasis.

Die sogenannte T90-Lebensdauer, also die Zeit, bis die Effizienz auf 90 Prozent des Anfangswertes sinkt, wurde damit außerdem verdreifacht. In Tests hielt die neue Beschichtung 1.100 Stunden unter schwierigen Bedingungen und erreichte dabei einen Wirkungsgrad von 26,3 Prozent. 

Breiter Einsatz von Perowskit-Solarzellen

Die Forschenden hoffen, dass die Beschichtungstechnologie den Weg für den breiten Einsatz von Perowskit-Solarzellen ebnen könnte. Das Material könnte ein wichtiger Schritt für die kostengünstige Produktion von Solarenergie und damit für die weltweite Energiewende sein. 

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"Diese Arbeit adressiert eine der kritischen Hürden für die weite Verbreitung von Perowskit-Solarzellen - die Stabilität unter realen Bedingungen”, wird Co-Studienleiter Mercouri Kanatzidis zitiert. “Durch die chemische Verstärkung der Schutzschichten haben wir die Haltbarkeit dieser Zellen deutlich verbessert, ohne ihre außergewöhnliche Effizienz zu beeinträchtigen. Damit kommen wir einer praktischen, kostengünstigen Alternative zu siliziumbasierten Photovoltaikanlagen näher”, sagt Kanatzidis.

Die Forschungsergebnisse wurden am 22. November im Fachmagazin Science veröffentlicht.