Perowskit-Solarzellen: Neuer Effizienzrekord und weitere Durchbrüche

Solarenergie ist ein wichtiges Element der Energiewende. Die Zukunftstechnologie in diesem Bereich sind halbtransparente Solarzellen aus dem Material Perowskit. Auf dieses Konzept setzt unter anderem der Promi-Investor Bill Gates. Allerdings hat es auch noch einige Schwächen. Forscher:innen konnten nun allerdings nicht nur einen neuen Effizienzrekord aufstellen, sondern auch noch andere Durchbrüche erzielen.

Neuer Effizienzrekord

Die Forscher:innen des südkoreanischen Instituts für erneuerbare Energien (KIER) konnten mit ihren halbtransparenten Perowskit-Solarzellen einen Wirkungsgrad von 21,68 Prozent erreichen. Die Zellen sind außerdem außergewöhnlich haltbar. In Zusammenarbeit mit dem deutsche Forschungszentrum Jülich sowie dem Halbleiterhersteller Jusung Engineering wurden die optimierten Solarzellen zudem so verbaut, dass sowohl die Vorder- als auch die Rückseite der Zellen zur Energiegewinnung genutzt werden kann.

Laut KIER handelt es sich bei den neuen Solarzellen um die „effizientesten unter den Perowskit-Solarzellen mit transparenten Elektroden weltweit“. Auch nach 240 Betriebsstunden wiesen sie noch 99 Grad ihres Wirkungsgrads auf.

In halbdurchsichtige Perowskit-Solarzellen werden statt den üblichen Metallelektroden lichtdurchlässige Elektroden verwendet. Diese machen die Solarzellen bisher instabiler und weniger effizient als herkömmliche Zellen.

Die Forscher:innen des KIER konnten die Prozesse identifizieren, die zur dieser Instabilität beitragen und so den Wirkungsgrad hemmen. Es gelang ihnen, ihre Solarzellen so zu modifizieren, dass die Schwachpunkte der halbtransparenten Zellen abgeschwächt werden.

Perowskit-Solarzellen als Zukunftstechnologie

Solarzellen mit Perowskit-Kristallstrukturen gelten als Zukunftstechnologie in der Solarenergie. Bisher wird dieser Sektor von Silizium-Solarzellen dominiert. Perowskit-Zellen lassen sich deutlich günstiger produzieren als herkömmliche Solarzellen und können das Sonnenlicht dennoch effizient absorbieren. Allerdings verhindert die Instabilität ihren Erfolg.

Die Forscher:innen verbauten ihre optimierten Perowskit-Zellen gemeinsam mit dem Halbleiterhersteller Jusung Engineering Co., Ltd. und dem deutschen Forschungszentrum Jülich in sogenannten Tandem-Solarzellen, die aus verschiedenen Materialien geschichtet sind. Diese Zellen sind so konstruiert, dass sie einen möglichst großen Teil des Sonnenlichts umwandeln können.

Diese bifacialen Tandemsolarzellen können nicht nur das von vorne einfallende Licht nutzen, sondern auch das von der Rückseite reflektierte. Laut KIER erzielten diese Zellen „hohe bifaciale äquivalente Wirkungsgrade von 31,5 Prozent für vierpolige und 26,4 Prozent für zweipolige Konfigurationen“. Das von der Rückseite absorbierte Licht trug dabei etwa 20 Prozent zum Energiegewinn bei.

via KIER