Effizienz von Solarmodulen: Perowskit übertrifft Silizium

Die aktuellen Solarmodule bestehen hauptsächlich aus Silizium und weisen eine Effizienz von etwa 22% auf, was die Umwandlung von etwas mehr als einem Fünftel der Sonnenenergie in Elektrizität bedeutet. Die Produktionskosten für Silizium sind jedoch hoch und seine Herstellung energieintensiv.

Eine vielversprechende Alternative zeichnet sich ab: Perowskit. Dieses synthetische Halbleitermaterial kann deutlich mehr Sonnenenergie als Silizium umwandeln und das zu geringeren Kosten.


In einem kürzlich im Fachjournal Nature Energy veröffentlichten Artikel stellen Forscher der Universität von Colorado in Boulder und ihre internationalen Kollegen ein innovatives Verfahren zur Herstellung dieser neuen Perowskit-Solarzellen vor, ein entscheidender Schritt in Richtung der Kommerzialisierung dieser Technologie.

Eine Strategie zur Steigerung der Effizienz von Solarzellen besteht darin, Perowskit-Zellen auf traditionelle Siliziumzellen zu stapeln, um sogenannte Tandemzellen zu bilden. Diese Kombination, die verschiedene Teile des Sonnenspektrums absorbiert, könnte die Effizienz der Module um mehr als 50% erhöhen.

Eine große Herausforderung besteht jedoch darin, das Halbleitermaterial auf die Glasplatten aufzutragen, was traditionell in einer Umgebung mit nicht reaktiven Gasen erfolgen muss, um eine Reaktion der Perowskite mit Sauerstoff zu vermeiden, was deren Leistung verringert.

Eine neuerliche Entdeckung ermöglicht es, die Halbleiter unter weniger kontrollierten Bedingungen aufzutragen. Dies wird durch die Zugabe von Dimethylammonium-Format, oder DMAFo, zur Perowskit-Lösung ermöglicht, was die Oxidation der Materialien verhindert. Dieser Fortschritt bringt die mit DMAFo hergestellten Perowskit-Zellen auf das Niveau der derzeit rekordverdächtigen Zellen, mit einer Effizienz von fast 25%.

In Bezug auf die Haltbarkeit behalten kommerzielle Siliziumzellen nach 25 Jahren mindestens 80% ihrer Leistung. Perowskit-Zellen, die reaktiver sind, zersetzen sich schneller in der Luft. Die Studie zeigt jedoch, dass Perowskit-Zellen, die mit DMAFo behandelt wurden, 90% ihrer Effizienz bewahren, nachdem sie 700 Stunden lang unter LED-Licht, das Sonnenlicht simuliert, ausgesetzt waren, im Vergleich zu nur 300 Stunden für solche, die ohne DMAFo hergestellt wurden. Ein Schritt in die richtige Richtung, auch wenn noch Fortschritte erforderlich sind, um mit Siliziumzellen konkurrieren zu können.

Die Forschung an Perowskiten, die seit einem Jahrzehnt andauert, ermöglicht es diesen Zellen nun, eine mit Siliziumzellen vergleichbare oder sogar bessere Effizienz zu erreichen, die vor 70 Jahren erfunden wurden.