Neues Material hebt Solarzellen auf ungeahntes Level
Neues Material hebt Solarzellen auf ungeahntes Level
ingenieur.de: In den vergangenen Monaten konnten Forschende einen Rekord nach dem anderen bei weiterentwickelten Solarzellen vermelden. Das Team der TU Dresden glaubt: Ihre neuen Perowskit-Modelle könnten bald die Häuser mit Strom versorgen.
Der dringend benötigte Ausbau an erneuerbaren Energien scheint Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zu Höchstleistungen zu pushen – zumindest könnte dieser Eindruck entstehen. Denn bei der Weiterentwicklung von Solarzellen reichen sich die Erfolgsmeldungen die Hand. An der TU Dresden haben Forschende Metallhalogenid-Perowskite unter die Lupe genommen und gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Pavia in Italien deutlich verbessert. Sie sind überzeugt: Bald wird ihre Innovation die Häuserdächer schmücken und die Menschen mit Strom versorgen.
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Metallhalogenid-Perowskite haben großes Potenzial. Das lässt sich schon daran erkennen, wie extrem ihre Leistungsfähigkeit in optoelektronischen Bauteilen wie Solarzellen oder Leuchtdioden gestiegen ist. Dass sie trotzdem nicht in großen Mengen verarbeitet werden, hängt mit der bislang mangelnden Effizienz bei der Produktion zusammen. Der Standard-Aufbau (Architektur) lässt sich nur über mehrere Schritte herstellen, die zudem bei hohen Temperaturen durchgeführt werden müssen. Der Energieaufwand ist als also hoch und entsprechend schlecht fällt im Normalfall die CO2-Bilanz aus. Die entsprechenden Solarzellen müssen also eine Weile im Einsatz sein, ehe sich der Energiebedarf der Produktion amortisiert.
Ein weiteres Problem kommt hinzu: Die komplexen Herstellungsverfahren führen dazu, dass die Bauteile nicht in moderne Produkte integriert werden können, wozu beispielsweise flexible oder tragbare Elektronik zählt. Es gibt zwar durchaus eine Alternative, nämlich eine abweichende Bauelement-Architektur („invertierte Architektur“), die auch ohne Hitze produziert werden kann. Sie führt aber normalerweise zu einem geringeren Wirkungsgrad bei Anwendungen in der Photovoltaik. Genau dieses Problem scheinen die Forschenden nun gelöst zu haben.
Metallhalogenid-Perovskite zählen zu den vielversprechenden Werkstoffen für die Photovoltaik. Die auf diesen Materialien basierenden Solarzellen ließen sich in nur wenigen Jahren optimieren, sodass ihre Effizienz mit den bekannten Silizium- und Dünnschichtsolarzellen in den Wettbewerb treten konnten. Darüber hinaus wurde weiteres Potenzial für eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich der Photonik und Optoelektronik analysiert… weiterlesen
