Ein internationales Wissenschaftlerteam hat herausgefunden, dass winzige Defekte, die die Wirksamkeit von Perowskiten, einem billigeren Rohstoff für die Herstellung von Solarzellen, einschränken, auch für die strukturellen Veränderungen verantwortlich sind, die dazu führen, dass das Material schnell zerfällt. Mithilfe verschiedener Methoden zur künstlichen Alterung von Perowskit mit Sonnenlicht analysierten die Forscher sorgfältig die Veränderungen im Material und fanden heraus, wie das Erscheinen von langlebigen und kostengünstigen Perowskit-Photovoltaikzellen erheblich beschleunigt werden kann.
Im Vergleich zu kristallinem Silizium sind Perowskite günstiger und einfacher zu verarbeiten. Sie können zur Herstellung von Tinte zum Bedrucken dünner, flexibler Folien verwendet werden. Die Energieausbeute von Perowskit-Solarzellen liegt oft auf dem gleichen Niveau, im Falle einer Mehrschichtarchitektur sogar höher als bei herkömmlichen Silizium-Solarzellen. Aufgrund der begrenzten Lebensdauer ist es jedoch noch zu früh, um über einen Masseneinsatz dieses Materials zu sprechen.
Das durchschnittliche Silizium-Solarmodul hält 20-25 Jahre ohne nennenswerten Leistungsverlust, schreibt Phys.org. Da Perowskit-Geräte viel billiger herzustellen sind, müssen sie nicht das gleiche Niveau erreichen, um wettbewerbsfähig zu sein. Doch um ihr Potenzial zu entfalten, müssen die Elemente mindestens zehn Jahre funktionieren.
Experten der University of Cambridge (Großbritannien) und des Okinawa Institute of Science and Technology (Japan) haben das Geheimnis der „Achillesferse“ der Perowskite gelüftet.
„Indem wir einen Perowskitfilm für eine bestimmte Zeit beleuchteten, simulierten wir den Alterungsprozess von Photovoltaikzellen und sahen, dass die interessanteste Dynamik in nanoskopischen Fallenclustern auftritt“, sagte Stuart McPherson, Co-Autor der Studie. „Jetzt wissen wir, dass die beobachteten Veränderungen mit der Photodegradation des Films zusammenhängen. Infolgedessen können effizienzbegrenzende Ladungsträgerfallen direkt mit der ebenso wichtigen Frage der Lebensdauer von Solarzellen in Verbindung gebracht werden.“
Das bedeutet, wenn Wissenschaftler das Problem der Bildung dieser Fallen auf der Oberfläche des Films herausfinden, werden sie die Leistung und Stabilität des gesamten Geräts auf diesem Weg verbessern. Dass dies möglich ist, hat das Forscherteam bereits bewiesen: Durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung und der Art und Weise, wie der Perowskitfilm gebildet wird, konnten sie den Prozess steuern und dadurch die Lebensdauer des Elements verlängern.
Wissenschaftler aus Singapur erzielten Anfang des Jahres einen Rekord für eine Tandem-Solarzelle aus Perowskit und organischen Materialien. Der Wirkungsgrad lag bei 23,6 % und näherte sich damit dem moderner Silizium-Solarzellen.
2022-05-27 20:08:43
Autor: Vitalii Babkin