Rekordwert: Forscher erhöhen die Lebensdauer von Perowskit-Solarzellen

Sogenannte Perowskite kommen normalerweise in Leuchtdioden oder Knochenimplantaten zum Einsatz. Sie können aber auch genutzt werden, um daraus Solarzellen zu fertigen. Dies bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich. So können die Zellen bei Raumtemperatur gefertigt werden, was viel Energie spart. Der Wirkungsgrad ist zudem nicht viel schlechter als bei konventionellen Solarmodulen. Ein Problem gibt es allerdings: Bisher verfügen Perowskit-Solarzellen nur über eine vergleichsweise geringe Lebensdauer. Dadurch lohnte sich die Installation in vielen Fällen nicht. Dies ist auch der Grund, weshalb es bisher noch keine Fertigung im industriellen Maßstab gibt. Wissenschaftler an der Princeton Universität haben nun allerdings eine spezielle Schutzschicht entwickelt, mit der diese Problematik gelöst werden könnte. Erste Tests jedenfalls deuten darauf hin, dass die so verbesserten Perowskit-Solarzellen auf eine Lebensdauer von rund 30 Jahren kommen könnten. Das wäre vergleichbar mit konventionellen Modulen. Veröffentlicht haben die Forscher ihre Ergebnisse im Fachmagazin Science.

Ein neues Testverfahren bestätigt die versprochene Langlebigkeit

Interessanterweise handelt es sich lediglich um eine kleine Anpassung, die aber große Auswirkungen mit sich bringt. So fügten sie unterhalb der von besonders starker Sonnenstrahlung belasteten oberen Perowskit-Schicht einige Caesium-, Blei- und Iodatome hinzu. Diese sehr dünne zusätzliche Schicht sorgt nun für die zusätzliche Belastbarkeit, die für einen jahrelangen Betrieb benötigt wird. Um dies nachzuweisen, haben die Forscher auch ein eigenes Testverfahren entwickelt. Denn natürlich ist es keine Option, erst einmal dreißig Jahre zu warten, um zu schauen, ob sich die versprochene Langlebigkeit auch bewahrheitet. Stattdessen wurden die verbesserten Perowskit-Solarzellen einem Verfahren namens „Accelerated Aging“ ausgesetzt. Konkret wurden sie gezielt erhitzt und künstlich bestrahlt. Beides zusammen sorgte für den gewünschten beschleunigten Altersprozess. Das Ergebnis des Tests: Bei einer konstanten Temperatur von 35 Grad würden die Zellen fünf Jahre überleben. Dies entspricht unter realistischen Wetterbedingungen einer Lebensdauer von rund dreißig Jahren.

Auch Tandemmodule mit verschiedenen Grundmaterialien sind möglich

Bisher allerdings handelt es sich noch um reine Forschungsarbeit. Nun muss geschaut werden, wie sich das neue Verfahren in einen industriellen Produktionsprozess integrieren lässt. Dabei muss es sich nicht zwingend um reine Perowskit-Solarmodule handeln. Vielmehr wird immer wieder über sogenannte Tandemmodule nachgedacht. Hier werden beide Grundmaterialien verarbeitet. Der Bedarf an dem weltweit immer stärker nachgefragten Silizium reduziert sich dadurch aber. Grundsätzlich dürfte die Nachfrage nach Solarmodulen in den nächsten Jahren zudem weiter stark ansteigen. Denn immer mehr Länder versuchen, ihre Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen zu verringern. Hier spielt die Solarenergie eine wichtige Rolle. Bestimmte industrielle Prozesse lassen sich zudem nur klimaneutral gestalten, wenn grüner Wasserstoff zum Einsatz kommt. Für dessen Produktion wiederum werden ebenfalls große Mengen an Ökostrom benötigt. Länder wie Marokko oder Saudi-Arabien setzen auch deswegen auf den massiven Ausbau der Solarenergie.