Perowskit-Zellen

Wissenschaftler des NREL und der University of Louisville haben eine revolutionäre Solarzelle mit Yttrium-dotierten Zinnoxid-Nanopartikeln vorgestellt. Die Innovation verbessert die Ladungsextraktion und die Gesamtleistung der Zelle.

Ein internationales Forscherteam hat eine Nanopartikelstruktur entwickelt, die in einer Solarzelle Licht streut und potenziell mehrfach innerhalb der Zelle reflektiert. Das führt zu einem spürbaren Anstieg des Wirkungsgrades.

Die Zelle basiert auf Ferrocen und soll mehr als 98 Prozent ihres ursprünglichen Wirkungsgrads beibehalten, nachdem sie unter Standardbeleuchtungsbedingungen 1500 Stunden lang kontinuierlich am maximalen Leistungspunkt betrieben wurde.

Besonders effizient zeigen sich Zellen für gebäudeintegrierte Photovoltaik-Module, die weißem Marmor ähneln – hier erreichen die KIT-Forscher Wirkungsgrade von bis zu 14 Prozent. Die Perowskit-Solarzellen werden per Tintenstrahldruck eingefärbt.

Die Solarzelle wurde auf einem fluordotierten und mit Titandioxid beschichteten Zinnoxid-Substrat, einer elektronenselektiven Schicht aus mesoporösem Titandioxid, einer isolierenden Abstandsschicht aus Zirkoniumdioxid und einer Graphitelektrode aufgebaut. Ein mit dieser Zelle hergestelltes Mini-Modul hat zum ersten Mal einen Hotspot-Test bestanden.

Mit dem Modell der Wissenschaftler lässt sich die Qualität der Photolumineszenz-Quantenausbeute von Perowskit-Schichten erstmals zuverlässig und exakt bestimmen. Es zeigt, dass die Materialien mehr Optimierungspotenzial haben als bislang angenommen.

Ein internationales Forscherteam, zu dessen Leitern auch ein Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Berlin für Materialien und Energie gehört, verwendet für die Perowskit-Schichten Zinn anstelle von giftigem Blei. Organische Verbindungen schützen demnach das Zinn vor Oxidation und sorgen für Stabilität.

Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts, an dem sechs Fraunhofer-Institute arbeiten, steht die Verbesserung der Effizienz von kostengünstigen Tandemsolarzellen, bei Perowskit- und Silizium-Technologie kombinieren. Mit Wirkungsgraden von 35 Prozent und mehr sollen sie siw Photovoltaik-Produktion auch in Europa wieder attraktiv und wettbewerbsfähig möglich machen.

Forscher der King Abdullah University of Science and Technology in Saudi-Arabien haben einen neuen Effizienzrekord von 21,09 Prozent für Einkristall-Perowskite aufgestellt. Die multikristallinen Versionen der Technologie sind bereits auf dem Weg zur Marktreife.

Ein Forscherteam vom Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) hat ein neues Verfahren zur Herstellung von Perowskit-Solarmodulen entwickelt. Die Forscher arbeiteten mit einer ein Mikrometer dicken aktiven Schicht, die zu einer besseren Langzeitstabilität führen soll.