Wenn in einer Solarzelle das Licht ausgeht

Forschende des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Mainz haben eine spezielle Eigenschaft von Perowskit-Solarzellen analysiert. Diese Zellen liefern ohne Licht noch für einen kurzen Moment weiter Strom, und auch bei beginnendem Lichteinfall dauert es einen Moment, bis sie den vollen Strom liefern. Hysterese nennt sich dieser ungewollte Verzögerungs-Effekt. Die dabei ablaufenden Prozesse wurden am Max-Planck-Institut nun einer Pressemitteilung zufolge mit hoher Präzision vermessen und entschlüsselt. Das ist den Forschenden zufolge wichtig, um Perowskitsolarzellen fit für die Kommerzialisierung zu machen. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in dem Journal Energy Environmental Science veröffentlicht.

Gemeinsam mit Forschern der École polytechnique fédérale de Lausanne hat Gruppe um Juniorprofessor Dr. Stefan Weber und Gruppenleiter Dr. Rüdiger Berger vom Max-Planck-Institut für ihre Untersuchungen Solarzellen gezielt in der Mitte durchgebrochen und auf einer kleinen, wenige millionstel Meter breiten Fläche glattpoliert. Mit Hilfe der Kelvinsondenmikroskopie wurde dann die elektrische Spannung auf der polierten Querschnittsfläche ausmessen. Wie die Forschenden mitteilen, konnten sie mit einer eigens entwickelten Variante dieser Messtechnik den Spannungsverlauf in den einzelnen Schichten der Solarzelle nicht nur räumlich vermessen, sondern auch zeitlich hochauflösend. Dabei hätten sie auf der beleuchteten Querschnittsfläche der Solarzelle eine Ansammlung von Ladungen am Rand der Perowskitschicht entdeckt, die auch nach dem Abschalten des Lichts noch für einen kurzen Augenblick stabil gewesen sei. Daher würden diese Ladungen die Hauptrolle für die Hysterese spielen. „Umgekehrt bedeutet das, dass Hysterese durch gezielte Modifikationen an diesen Grenzflächen beeinflusst oder ganz unterdrückt werden kann“, sagt Juniorprofessor Weber. Dies sei ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Anwendung von Perowskitsolarzellen.